聊聊序列化（二）使用sun.misc.Unsafe绕过new机制来创建Java对象

在序列化的问题域里面有一个常见的问题，就是反序列化时用何种方式来创建Java对象，因为反序列化的目的是把一段二进制流转化成一个对象。

在Java里面创建对象有几种方式：

1. 显式地调用new语句， 比如 DemoClass demo = new DemoClass()

2. 利用反射机制，通过Class对象的newInstance()方法，比如DemoClass demo = DemoClass.class.newInstance()。 但是有个前提就是必须提供无参的构造函数

3. 利用反射机制，利用Constructor对象来创建对象

这三种方式本质上都是一样的，都是常规的Java创建对象的new机制，不管是显式地还是隐式的。一个new操作，编译成指令后是3条



第一条指令的意思是根据类型分配一块内存区域

第二条指令是把第一条指令返回的内存地址压入操作数栈顶

第三条指令是调用类的构造函数

new机制有个问题就是:. 当类只提供有参的构造函数时，必须使用这个有参的构造函数。

那么问题来了，当反序列化的时候，不可能使用显示地new操作，因为肯定地根据传过来的类型动态地调用。利用newInstance肯定没戏了，因为不能确定这个类是否提供了无参构造函数。只能第三种，利用反射机制，使用Constructor对象来创建对象。

但是Consturctor对象有个约束，就是需要提供参数的类型列表，然后使用Constructor.newInstance方法需要传递相应个数的参数。

在反序列化这个场景下，可以这么做：先根据反射获得Constructor的参数类型列表，然后根据每种类型，构造一个对应的默认值的列表，然后调用Constructor.newInstance()方法。这样可以创建出一个具有默认值的对象。

但是问题又来了，万一这个类的构造函数做了一些特别的操作，比如判断传入的参数的值，如果参数值不符合规范就抛异常，那么创建对象就失败了

public static void testConstructor(){
		try {
			Class[] cls = new Class[] { int.class, int.class };
	        Constructor c = DemoClass.class.getDeclaredConstructor(cls);
			DemoClass obj = (DemoClass) c.newInstance(0, 0);
			System.out.println(obj.getValue1());
			System.out.println(obj.getValue2());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	
	public static void testConstructorWityParameterTypes(){
		try {
			Constructor[] c = DemoClass.class.getDeclaredConstructors();
			Type[] parameterTypes = c[0].getGenericParameterTypes();
			// 判断type类型，依次设置默认值
			DemoClass obj = (DemoClass) c[0].newInstance(0, 0);
			System.out.println(obj.getValue1());
			System.out.println(obj.getValue2());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

所以有些序列化协议要求被序列化对象必须提供无参的构造函数，这样反序列化的时候可以调用无参的构造函数。

这里提出一种使用sun.misc.Unsafe方法解决这个由于有参构造函数引起的创建Java对象的问题。Unsafe有一个allocateInstance(Class)方法，这个方法只需要传入一个类型就可以创建Java对象了，不正好完美的解决了我们的问题吗？

new操作被解析成了3个步骤，而Unsafe.allocateInstance()方法值做了第一步和第二步，即分配内存空间，返回内存地址，没有做第三步调用构造函数。所以Unsafe.allocateInstance()方法创建的对象都是只有初始值，没有默认值也没有构造函数设置的值，因为它完全没有使用new机制，直接操作内存创建了对象。下面看一个完整的例子，包括如何获得Unsafe对象。

在Eclipse里面引用sun.misc.Unsafe类需要设置一下 Preference --> Java --> Compiler --> Errors/Warnings --> Forbidden reference ，从Error改成Warning

package com.zc.lock;

import java.lang.reflect.Field;
import sun.misc.Unsafe;

public class UnsafeUtility {

	private static Unsafe unsafe;
	static {
		try {
			Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
			f.setAccessible(true);
			unsafe = (Unsafe) f.get(null);
		} catch (Exception e) {
		}
	}
	
	public static Unsafe getUnsafe(){
		return unsafe;
	}

}

一个测试用例

package com.zc.lock.test;

public class DemoClass {
	private int value1;
	
	private int value2 = 10;
	
	public DemoClass(int value1, int value2){
		this.value1 = value1; 
		this.value2 = value2;
	}

	public int getValue1() {
		return value1;
	}

	public void setValue1(int value1) {
		this.value1 = value1;
	}

	public int getValue2() {
		return value2;
	}

	public void setValue2(int value2) {
		this.value2 = value2;
	}
}

package com.zc.lock.test;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Type;

import sun.misc.Unsafe;

import com.zc.lock.UnsafeUtility;

public class Main {
    public static void main(String[] args){
//        testNewObject();
//        testNewInstance();
//        testConstructor();
//        testConstructorWityParameterTypes();
//        testUnsafeAllocateInstance();
    }
    

    public static void testUnsafeAllocateInstance(){
        Unsafe unsafe = UnsafeUtility.getUnsafe();
        
        try {
            DemoClass obj = (DemoClass)unsafe.allocateInstance(DemoClass.class);
            System.out.println(obj.getValue1());
            System.out.println(obj.getValue2());
            obj.setValue1(1);
            obj.setValue2(2);
            System.out.println(obj.getValue1());
            System.out.println(obj.getValue2());
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public static void testNewObject(){
        DemoClass obj = new DemoClass(1,2);
        System.out.println(obj.getValue1());
        System.out.println(obj.getValue2());
    }
    
    public static void testNewInstance(){
        try {
            DemoClass obj = DemoClass.class.newInstance();
            System.out.println(obj.getValue1());
            System.out.println(obj.getValue2());
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public static void testConstructor(){
        try {
            Class[] cls = new Class[] { int.class, int.class };
            Constructor c = DemoClass.class.getDeclaredConstructor(cls);
            DemoClass obj = (DemoClass) c.newInstance(0, 0);
            System.out.println(obj.getValue1());
            System.out.println(obj.getValue2());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public static void testConstructorWityParameterTypes(){
        try {
            Constructor[] c = DemoClass.class.getDeclaredConstructors();
            Type[] parameterTypes = c[0].getGenericParameterTypes();
            // 判断type类型，依次设置默认值
            DemoClass obj = (DemoClass) c[0].newInstance(0, 0);
            System.out.println(obj.getValue1());
            System.out.println(obj.getValue2());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
}