Java双刃剑之Unsafe类详解 (6)

创建一个包含静态属性的类,进行测试:

@Data public class User { public static String; int age; } private void staticTest() throws Exception { User user=new User(); System.out.println(unsafe.shouldBeInitialized(User.class)); Field sexField = User.class.getDeclaredField("name"); long fieldOffset = unsafe.staticFieldOffset(sexField); Object fieldBase = unsafe.staticFieldBase(sexField); Object object = unsafe.getObject(fieldBase, fieldOffset); System.out.println(object); }

运行结果:

false Hydra

在Unsafe的对象操作中,我们学习了通过objectFieldOffset方法获取对象属性偏移量并基于它对变量的值进行存取,但是它不适用于类中的静态属性,这时候就需要使用staticFieldOffset方法。在上面的代码中,只有在获取Field对象的过程中依赖到了Class,而获取静态变量的属性时不再依赖于Class。

在上面的代码中首先创建一个User对象,这是因为如果一个类没有被实例化,那么它的静态属性也不会被初始化,最后获取的字段属性将是null。所以在获取静态属性前,需要调用shouldBeInitialized方法,判断在获取前是否需要初始化这个类。如果删除创建User对象的语句,运行结果会变为:

true null

b、使用defineClass方法允许程序在运行时动态地创建一个类,方法定义如下:

public native Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len, ClassLoader loader,ProtectionDomain protectionDomain);

在实际使用过程中,可以只传入字节数组、起始字节的下标以及读取的字节长度,默认情况下,类加载器(ClassLoader)和保护域(ProtectionDomain)来源于调用此方法的实例。下面的例子中实现了反编译生成后的class文件的功能:

private static void defineTest() { String fileName="F:\\workspace\\unsafe-test\\target\\classes\\com\\cn\\model\\User.class"; File file = new File(fileName); try(FileInputStream fis = new FileInputStream(file)) { byte[] content=new byte[(int)file.length()]; fis.read(content); Class clazz = unsafe.defineClass(null, content, 0, content.length, null, null); Object o = clazz.newInstance(); Object age = clazz.getMethod("getAge").invoke(o, null); System.out.println(age); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }

在上面的代码中,首先读取了一个class文件并通过文件流将它转化为字节数组,之后使用defineClass方法动态的创建了一个类,并在后续完成了它的实例化工作,流程如下图所示,并且通过这种方式创建的类,会跳过JVM的所有安全检查。

Java双刃剑之Unsafe类详解

除了defineClass方法外,Unsafe还提供了一个defineAnonymousClass方法:

public native Class<?> defineAnonymousClass(Class<?> hostClass, byte[] data, Object[] cpPatches);

使用该方法可以用来动态的创建一个匿名类,在Lambda表达式中就是使用ASM动态生成字节码,然后利用该方法定义实现相应的函数式接口的匿名类。在jdk15发布的新特性中,在隐藏类(Hidden classes)一条中,指出将在未来的版本中弃用Unsafe的defineAnonymousClass方法。

8、系统信息

Unsafe中提供的addressSize和pageSize方法用于获取系统信息,调用addressSize方法会返回系统指针的大小,如果在64位系统下默认会返回8,而32位系统则会返回4。调用pageSize方法会返回内存页的大小,值为2的整数幂。使用下面的代码可以直接进行打印:

private void systemTest() { System.out.println(unsafe.addressSize()); System.out.println(unsafe.pageSize()); }

执行结果:

8 4096

这两个方法的应用场景比较少,在java.nio.Bits类中,在使用pageCount计算所需的内存页的数量时,调用了pageSize方法获取内存页的大小。另外,在使用copySwapMemory方法拷贝内存时,调用了addressSize方法,检测32位系统的情况。

总结

在本文中,我们首先介绍了Unsafe的基本概念、工作原理,并在此基础上,对它的API进行了说明与实践。相信大家通过这一过程,能够发现Unsafe在某些场景下,确实能够为我们提供编程中的便利。但是回到开头的话题,在使用这些便利时,确实存在着一些安全上的隐患,在我看来,一项技术具有不安全因素并不可怕,可怕的是它在使用过程中被滥用。尽管之前有传言说会在java9中移除Unsafe类,不过它还是照样已经存活到了jdk16,按照存在即合理的逻辑,只要使用得当,它还是能给我们带来不少的帮助,因此最后还是建议大家,在使用Unsafe的过程中一定要做到使用谨慎使用、避免滥用。

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