JUC-Unsafe简介 | Yu's Blog

Unsafe

Unsafe 是 CAS 的核心类，由于 Java 无法直接访问底层系统，需要通过本地（Native）方法来访问

Unsafe是位于sun.misc包下的一个类，主要提供一些用于执行低级别、不安全操作的方法，如直接访问系统内存资源、自主管理内存资源等，这些方法在提升Java运行效率、增强Java语言底层资源操作能力方面起到了很大的作用。但由于Unsafe类使Java语言拥有了类似C语言指针一样操作内存空间的能力，这无疑也增加了程序发生相关指针问题的风险。在程序中过度、不正确使用Unsafe类会使得程序出错的概率变大，使得Java这种安全的语言变得不再“安全”，因此对Unsafe的使用一定要慎重。

Unsafe类中的重要方法

Unsafe类提供了硬件级别的的原子性操作，Unsafe类中的方法都是native方法，通过使用JNI的方式访问本地C++库

long objectFieldOffset(Field field）方法: 返回指定的变量在所属类中的内存偏移地址
int arrayBaseOffset(Class arrayClass）方法：获取数组中第一个元素的地址
boolean compareAndSwapLong(Object obj, long offset, long expect, long update）方法: CAS操作
public native long getLongvolatile(Object obj, long offset）方法：获取对象obj中偏移量offset 的变量对应volatile语义的值
void putLongvolatile(Object obj, long offset, long value）方法：设置 obj 对象中 offset偏移的类型为 long 的 field 的值为 value ，支持 volatile 语义
void park(boolean isAbsolute, long time）方法：阻塞当前线程
void unpark(Object thread）方法：唤醒调用park后阻塞的线程
long getAndSetLong(Object obj , 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
long getAndAddLong(Object obj, 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，并设置变量值为原始值＋addValue

模拟实现原子整数

Unsafe类为一单例实现，提供静态方法getUnsafe获取Unsafe实例，当且仅当调用getUnsafe方法的类为引导类加载器所加载时才合法，否则抛出SecurityException异常。

public static void main(String[] args) {
    MyAtomicInteger atomicInteger = new MyAtomicInteger(10);
    if (atomicInteger.compareAndSwap(20)) {
        System.out.println(atomicInteger.getValue());
    }
}

class MyAtomicInteger {
    private static final Unsafe UNSAFE;
    private static final long VALUE_OFFSET;
    private volatile int value;

    static {
        try {
            //Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe()这样会报错，只能通过反射获取
            Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            theUnsafe.setAccessible(true);
            UNSAFE = (Unsafe) theUnsafe.get(null);
            // 获取 value 属性的内存地址，value 属性指向该地址，直接设置该地址的值可以修改 value 的值
            VALUE_OFFSET = UNSAFE.objectFieldOffset(
                		   MyAtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
            throw new RuntimeException();
        }
    }

    public MyAtomicInteger(int value) {
        this.value = value;
    }
    public int getValue() {
        return value;
    }

    public boolean compareAndSwap(int update) {
        while (true) { // 自旋
            int prev = this.value;
            int next = update;
            //							当前对象  内存偏移量    期望值 更新值
            if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, VALUE_OFFSET, prev, update)) { // Unsafe提供的CAS方法（如compareAndSwapXXX）底层实现即为CPU指令cmpxchg。
                System.out.println("CAS成功");
                return true;
            }
        }
    }
}

详细内容参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/56772793