Java Unsafe CAS 小试

Unsafe 在 Java 标准库和框架中被大量使用，本文主要介绍如何使用 sun.misc.Unsafe 包实现 CAS 操作。

Example

public class UnsafeExample {

    private volatile int foo;

    private static final Unsafe U;
    private static final long FOO;

    static {
        try {
            // 类加载器限制 无法直接使用
            // U = Unsafe.getUnsafe();

            // 通过反射
            U = getUnsafeByReflection();
            Class<?> clazz = UnsafeExample.class;
            FOO = U.objectFieldOffset(clazz.getDeclaredField("foo"));
        } catch (Exception e) {
            throw new Error(e);
        }
    }

    private static Unsafe getUnsafeByReflection() {
        try {
            Class<?> unsafeClazz = Class.forName("sun.misc.Unsafe");
            Field f = unsafeClazz.getDeclaredField("theUnsafe");
            f.setAccessible(true);
            return (Unsafe) f.get(null);
        } catch (ClassNotFoundException | NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    private void casUpdate(int x) {
        while (true) {
            final int snapsnot = this.foo;
            if (U.compareAndSwapInt(this, FOO, snapsnot, x)) break;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        UnsafeExample example = new UnsafeExample();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                example.casUpdate(i);
                System.out.println(example.foo);
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            for (int i = 100; i < 200; i++) {
                example.casUpdate(i);
                System.out.println(example.foo);
            }
        }).start();
    }

}

小结

Unsafe 在 ConcurrentHashMap 使用较多，上方 example 主要借鉴了 ConcurrentHashMap 操作 Unsafe 的方式。

需要注意的是 Unsafe.getUnsafe() 会检查当前类加载器是否合法，在设定上 Unsafe 仅适用于标准库等场景，本文通过反射的方式获取 Unsafe 对象。

直接使用Unsafe.compareAndSwapInt等方法细节上不同于 AtomicInteger ，需要自行添加自旋逻辑。本质上 AtomicInteger 等类也是借助 Unsafe 类方法完成 CAS 操作的。下方为 AtomicInteger 相关源码：

    public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
        int v;
        do {
            v = getIntVolatile(o, offset);
        } while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
        return v;
    }