Java并发编程之CAS操作和Unsafe 类在Java中使用锁时，当一个线程没有获取到锁时会被阻塞挂起，这会导致线程上

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在Java中使用锁时，当一个线程没有获取到锁时会被阻塞挂起，这会导致线程上下文切换和重新调度开销。Java提供了非阻塞的volatile关键字解决共享变量可见性问题，这在一定程度上弥补了锁带来的开销问题，但是volatile关键字只能保证该共享变量的可见性，不能解决读-写-改等的原子性问题。CAS是Compare-and-swap（比较与替换）的简写，是一种有名的无锁算法，在Java中，我们主要分析Unsafe类，因为所有的CAS操作都是它来实现的，而在Unsafe类中这些方法也都是native方法。JDK中的Unsafe类提供了一系列的(Compare And Swap)CAS操作方法。我们一compareAndSwaoLong方法为例进行简单介绍。

boolean compareAndSwap(Object obj, long valueOffset, long expect, long update): compareAndSwap的意思为比较并替换。CAS需要四个操作数，分别为：对象内存位置、对象中的变量的偏移量、变量预期值和新的值。如果对象obj中内存偏移量为valueOffset的变量值为expect，则使用新的值update替换旧的值expect。

当然关于CAS操作还有个经典的ABA问题。为了避免这个问题，JDK中的AtomicStampedReference类给每个变量的状态值都配备了一个时间戳，从而避免了ABA问题。 JDK的rt.jar包中的Unsafe类提供了硬件级别的原子性操作，Unsafe类中的方法都是native方法，它们使用JNI的方式访问本地C++实现库。下面介绍几个关键的Unsafe类方法：
long getAndSetLong(Object, long offset, long update)方法：获取对象obj中偏移量为offset的变量volatile语义的当前值，并设置变量volatile语义的值为update。
```
public final long getAndSetLong(Object, long offset, long update)
    {
        long l;
        do 
        {
           l= getLongvolatile(obj, offset);
        } while(!compareAndSwapLong(pbj, offset, l, update));
        return l;
    }
    
```
由以上代码可知，首先在getLongvolatile获取当前变量的值，然后使用CAS原子操作设置新的值。这是使用while循环是考虑到在多个线程同时调用的情况下CAS失败时需要重试。

long getAndAddLong(Object, long offset, long addValue)方法：获取对象obj中偏移量为offset的变量volatile语义的当前值，为变量值为原始值+addValue。

public final long getAndSetLong(Object, long offset, long addValue)
    {
        long l;
        do 
        {
           l= getLongvolatile(obj, offset);
        } while(!compareAndSwapLong(pbj, offset, l, l + addValue));
        return l;
    }

类似getAndSetLong的实现，只是这里进行CAS操作时，使用了原始值+传递的增量addValue。

Unsafe类使Java拥有了像C语言的指针一样操作内存空间的能力，同时也带来了指针的问题。过度的使用Unsafe类会使得出错的几率变大，因此Java官方并不建议使用的，官方文档也几乎没有。Oracle正在计划从Java 9中去掉Unsafe类，如果真是如此影响就太大了。通常我们最好也不要使用Unsafe类，除非有明确的目的，并且也要对它有深入的了解才行。 要想使用Unsafe类需要用一些比较tricky的办法。Unsafe类使用了单例模式，需要通过一个静态方法getUnsafe()来获取。但Unsafe类做了限制，如果是普通的调用的话，它会抛出一个SecurityException异常；只有由主类加载器加载的类才能调用这个方法。