Java并发编程之CAS的案例分析-创新互联

这篇文章主要介绍Java并发编程之CAS的案例分析，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

在Java并发编程的世界里，synchronized 和 Lock 是控制多线程并发环境下对共享资源同步访问的两大手段。其中 Lock 是 JDK 层面的锁机制，是轻量级锁，底层使用大量的自旋+CAS操作实现的。

那什么是CAS呢？CAS，compare and swap，即比较并交换，什么是比较并交换呢？在Lock锁的理念中，采用的是一种乐观锁的形式，即多线程去修改共享资源时，不是在修改之前就加锁，而是乐观的认为没有别的线程和自己争锁，就是通过CAS的理念去保障共享资源的安全性的。CAS的基本思想是，拿变量的原值和内存中的值进行比较，如果相同，则原值没有被修改过，那么就将原值修改为新值，这两步是原子的，能够保证同一时间只有一个线程修改成功。这就是CAS的理念。

Java中要想使用CAS原子的修改某值，怎么做呢？幸运的是Java提供了这样的API，就是在sun.misc.Unsafe.java类中。Unsafe，中文名不安全的，也被称为魔术类，魔法类。

Unsafe类介绍

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，一旦能够直接操作内存，这也就意味着

（1）不受JVM管理，意思就是使用Unsafe操作内存无法被JVM GC，需要我们手动GC，稍有不慎就会出现内存泄漏。
（2）Unsafe的不少方法中必须提供原始地址(内存地址)和被替换对象的地址，并且偏移量要自己计算（其提供的有计算偏移量的方法），所以一旦出现问题就是JVM崩溃级别的异常，会导致整个JVM实例崩溃，表现为应用程序直接crash掉。
（3）直接操作内存，所以速度更快，在高并发的条件之下能够很好地提高效率。

因此，从上面三个角度来看，虽然在一定程度上提升了效率但是也带来了指针的不安全性。这也是它被取名为Unsafe的原因吧。

下面我们深入到源码中看看，提供了什么方法直接操作内存。

打开Unsafe这个类，我们会发现里面有大量的被native关键字修饰的方法，这意味着这些方法是C语言提供的实现，底层调的是C语言的库函数，我们无法直接看到他的源码实现，需要去从OpenJDK去看了。另外还有一些基于native方法封装的其他方法，整个Unsafe中的方法大致可以归结为以下几类：

（1）初始化操作
（2）操作对象属性
（3）操作数组元素
（4）线程挂起和恢复
（5）CAS机制

CAS的使用

如果你学过java并发编程的话，稍微阅读过JUC并发包里面的源码的话，对这个Unsafe类一定不陌生，因为整个java并发包底层实现的核心就是靠它。JUC并发包中主要使用它提供的CAS（compare and swap，比较并交换）操作，原子的修改锁的状态和一些队列元素。

没看过JUC源码的读者也不用担心，今天我们就是简单介绍Unsafe类中的CAS操作，那么我们接下来就会通过一个简单的例子来看看Unsafe的CAS是怎么使用的。

首先，使用这个类我们第一个要做的事情就是拿到这个类的实例，下面我们自定义了一个Util类用来获取Unsafe的实例

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

public class UnsafeUtil {
 public static Unsafe reflectGetUnsafe() {
  try {
   Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
   field.setAccessible(true);
   return (Unsafe) field.get(null);
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }
  return null;
 }
}