反射、Unsafe、直接调用性能大比拼

　　在java动态表达式、原生调用、反射性能对比这一篇的基础上，本文我们将比较原生调用和直接通过Unsafe指针操作java对象的性能。

package com.hundsun.jrescloud;

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * @author zjhua
 * @description
 * @date 2020/1/26 20:20
 */
public class TestUnSafe {
    static final Unsafe unsafe;
    static final long stateOffset;
    static final long volStateOffset;
    private volatile long volState = 0;
    private long state = 0;

    static {
        try {
            Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");   # 对于不在rt.jar下的类，只能通过反射获取Unsafe实例，否则会发生安全越界
            field.setAccessible(true);
            unsafe = (Unsafe) field.get(null);
            stateOffset = unsafe.objectFieldOffset(TestUnSafe.class.getDeclaredField("state"));
            volStateOffset = unsafe.objectFieldOffset(TestUnSafe.class.getDeclaredField("volState"));
        } catch (Exception ex) {
            System.out.println(ex.getLocalizedMessage());
            throw new Error(ex);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestUnSafe test = new TestUnSafe();
        long beg = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            unsafe.putLong(test, stateOffset,i);
        }
        System.out.println("unsafe put non volatile: " + (System.currentTimeMillis() - beg));
        beg = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            test.state = i;
        }
        System.out.println("pojo put non volatile: " + (System.currentTimeMillis() - beg));

        beg = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            unsafe.putLong(test, stateOffset,i);
        }
        System.out.println("unsafe put volatile: " + (System.currentTimeMillis() - beg));
        beg = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            test.volState = i;
        }
        System.out.println("pojo put volatile: " + (System.currentTimeMillis() - beg));
    }
}

　　输出如下：

unsafe put non volatile: 179  // 普通属性，直接操作更快。如果使用setter的话，则有时候unsafe快，有时候pojo快。按说unsafe直接通过指针操作，至少不应该更慢才对，所以唯一的原因应该是方法调用本身的损耗。
pojo put non volatile: 68  
unsafe put volatile: 114   // volatile属性，unsafe要快近6倍。
pojo put volatile: 795

　　对于字符串操作，上述结论亦成立，所有的JUC包中的原子类AtomicXXX都是通过Unsafe实现的，其底层的各compareAndSwapXXX方法都是JNI实现。

　　除了get/put外，Unsafe类还包含很多CAS（cas作为一种优化方式，其代价是cpu利用率在冲突高的时候很厉害，此时锁更合理）功能（JUC很多原子和CAS就是基于Unsafe实现）、park、unpark功能，LockSupport工具类就是调用的Unsafe的park与unpark实现的。

　　注：Reflection.getCallerClass(n)已经被废弃，不应该再使用，它主要用来跟踪哪些类调用了本方法，不过Reflection.getCallerClass()仍然可用，在跟踪工具类的时候时还是比较有用的。

　　关于Unsafe更全面的使用介绍，可以参见https://my.oschina.net/editorial-story/blog/3019773。