JAVA UnSafe & CAS & AtomicInteger

package com.shob.unsafe;

public class UnSafeDesc {

/**
* UnSafe 的作用
* 		可以用来在任意内存地址位置处读写数据，可见，对于普通用户来说，使用起来还是比较危险的；
*/

/**
* java无法直接访问到操作系统层
* 而UnSafe提供了硬件级别的原子操作。
*
* 首先介绍一下什么是Compare And Swap(CAS)？简单的说就是比较并交换。
CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。
如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。
否则，处理器不做任何操作。无论哪种情况，它都会在 CAS 指令之前返回该位置的值。
CAS 有效地说明了“我认为位置 V 应该包含值 A；如果包含该值，则将 B 放到这个位置；
否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。”
Java并发包(java.util.concurrent)中大量使用了CAS操作,涉及到并发的地方都调用了sun.misc.Unsafe类方法进行CAS操作。
*
*/

/**
* 比较obj的offset处内存位置中的值和期望的值，如果相同则更新。此更新是不可中断的。
*
* @param obj 需要更新的对象
* @param offset obj中整型field的偏移量
* @param expect 希望field中存在的值
* @param update 如果期望值expect与field的当前值相同，设置filed的值为这个新值
* @return 如果field的值被更改返回true
*/
public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expect, int update);

//CAS操作有3个操作数，内存值M，预期值E，新值U，如果M==E，则将内存值修改为B，否则啥都不做。

}

　　

getLongVolatile/putLongVolatile等等方法

　　这类方法使用volatile语义去存取数据，差不多就是各个线程不缓存数据，直接在内存中读取数据；

获取Unsafe对象

　　遗憾的是，Unsafe对象不能直接通过

new Unsafe()

或调用

Unsafe.getUnsafe()

获取，原因如下：

　　　　*不能直接

new Unsafe()

，原因是

Unsafe

被设计成单例模式，构造方法是私有的；

　　　　*不能通过调用

Unsafe.getUnsafe()获取，因为
getUnsafe
被设计成只能从引导类加载器（bootstrap class loader）加载。

　　但得Unsafe类中有个私有的静态全局属性

theUnsafe（Unsafe实例对象）

，通过反射，可以获取到该成员属性theUnsafe对应的Field对象，并将其设置为可访问，从而得到theUnsafe具体对象。

AtomicInteger

　　提供原子性操作的数值操作类，底层采用UnSafe & CAS机制，通过当前值进行与旧值进行对比，如果一样就将新值替换内存中的旧值，反之返回旧值。

　　AtomicInteger能保证自身的自增操作和加减操作为原子操作，是因为第一采用了CAS机制，在值判断和交换上会保证一致，第二本身value值定义为volatile，

而volatile保证可见性，这样就能保证操作为原子操作。

原理：

　　Java本身并不具备直接访问底层操作系统的能力，但是还是提供了一组可以访问底层方法的类，Unsafe中含有一系列的native本地方法，用于一些特殊的操作。

　　比如获取某个值的内存地址，替换新的值等等。

　　java.util.concurrent包建立在CAS（比较与交换）上，而CAS的核心是Unsafe。所以CAS的操作原理，CAS操作数有三个值，预期值、旧值、新值，将预期值与旧值进行比较，如果预期值等于旧值，

就将内存值修改为新值，否则就什么都不干，返回false。内部的交换可以理解为原子操作，比较+交换虽为2步操作，但加锁之后同时间只有一个可访问。

　　

　　

CAS的缺点

CAS看起来很美，但这种操作显然无法涵盖并发下的所有场景，并且CAS从语义上来说也不是完美的，存在这样一个逻辑漏洞：如果一个变量V初次读取的时候是A值，并且在准备赋值的时候检查到它仍然是A值，那我们就能说明它的值没有被其他线程修改过了吗？如果在这段期间它的值曾经被改成了B，然后又改回A，那CAS操作就会误认为它从来没有被修改过。这个漏洞称为CAS操作的"ABA"问题。java.util.concurrent包为了解决这个问题，提供了一个带有标记的原子引用类"AtomicStampedReference"，它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。不过目前来说这个类比较"鸡肋"，大部分情况下ABA问题并不会影响程序并发的正确性，如果需要解决ABA问题，使用传统的互斥同步可能回避原子类更加高效。