Java併發（十二）：CAS Unsafe Atomic 說一說Java的Unsafe類 說一說Java的Unsafe類 Java中Unsafe類詳解 Unsafe與CAS
一、Unsafe
Java無法直接訪問底層作業系統，而是通過本地（native）方法來訪問。不過儘管如此，JVM還是開了一個後門，JDK中有一個類Unsafe，它提供了硬體級別的原子操作。
這個類儘管裡面的方法都是public的，但是並沒有辦法使用它們，JDK API文件也沒有提供任何關於這個類的方法的解釋。總而言之，對於Unsafe類的使用都是受限制的，只有授信的程式碼才能獲得該類的例項，當然JDK庫裡面的類是可以隨意使用的。
Unsafe類是在sun.misc包下，不屬於Java標準。但是很多Java的基礎類庫，包括一些被廣泛使用的高效能開發庫都是基於Unsafe類開發的，比如Netty、Cassandra、Hadoop、Kafka等。
Unsafe類提供了以下這些功能：
（這部分轉自 說一說Java的Unsafe類）
1、記憶體管理。
包括分配記憶體、釋放記憶體等。
該部分包括了allocateMemory（分配記憶體）、reallocateMemory（重新分配記憶體）、copyMemory（拷貝記憶體）、freeMemory（釋放記憶體 ）、getAddress（獲取記憶體地址）、addressSize、pageSize、getInt（獲取記憶體地址指向的整數）、getIntVolatile（獲取記憶體地址指向的整數，並支援volatile語義）、putInt（將整數寫入指定記憶體地址）、putIntVolatile（將整數寫入指定記憶體地址，並支援volatile語義）、putOrderedInt（將整數寫入指定記憶體地址、有序或者有延遲的方法）等方法。getXXX和putXXX包含了各種基本型別的操作。
利用copyMemory方法，我們可以實現一個通用的物件拷貝方法，無需再對每一個物件都實現clone方法，當然這通用的方法只能做到物件淺拷貝。
2、非常規的物件例項化。
allocateInstance()方法提供了另一種建立例項的途徑。通常我們可以用new或者反射來例項化物件，使用allocateInstance()方法可以直接生成物件例項，且無需呼叫構造方法和其它初始化方法。
這在物件反序列化的時候會很有用，能夠重建和設定final欄位，而不需要呼叫構造方法。
3、操作類、物件、變數。
這部分包括了staticFieldOffset（靜態域偏移）、defineClass（定義類）、defineAnonymousClass（定義匿名類）、ensureClassInitialized（確保類初始化）、objectFieldOffset（物件域偏移）等方法。
通過這些方法我們可以獲取物件的指標，通過對指標進行偏移，我們不僅可以直接修改指標指向的資料（即使它們是私有的），甚至可以找到JVM已經認定為垃圾、可以進行回收的物件。
4、陣列操作。
這部分包括了arrayBaseOffset（獲取陣列第一個元素的偏移地址）、arrayIndexScale（獲取陣列中元素的增量地址）等方法。arrayBaseOffset與arrayIndexScale配合起來使用，就可以定位陣列中每個元素在記憶體中的位置。
由於Java的陣列最大值為Integer.MAX_VALUE，使用Unsafe類的記憶體分配方法可以實現超大陣列。實際上這樣的資料就可以認為是C陣列，因此需要注意在合適的時間釋放記憶體。
5、多執行緒同步。
包括鎖機制、CAS操作等。
這部分包括了monitorEnter、tryMonitorEnter、monitorExit、compareAndSwapInt、compareAndSwap等方法。
其中monitorEnter、tryMonitorEnter、monitorExit已經被標記為deprecated，不建議使用。
Unsafe類的CAS操作可能是用的最多的，它為Java的鎖機制提供了一種新的解決辦法，比如AtomicInteger等類都是通過該方法來實現的。compareAndSwap方法是原子的，可以避免繁重的鎖機制，提高程式碼效率。這是一種樂觀鎖，通常認為在大部分情況下不出現競態條件，如果操作失敗，會不斷重試直到成功。
6、掛起與恢復。
這部分包括了park、unpark等方法。
將一個執行緒進行掛起是通過park方法實現的，呼叫 park後，執行緒將一直阻塞直到超時或者中斷等條件出現。unpark可以終止一個掛起的執行緒，使其恢復正常。整個併發框架中對執行緒的掛起操作被封裝在 LockSupport類中，LockSupport類中有各種版本pack方法，但最終都呼叫了Unsafe.park()方法。
7、記憶體屏障。
這部分包括了loadFence、storeFence、fullFence等方法。這是在Java 8新引入的，用於定義記憶體屏障，避免程式碼重排序。
loadFence() 表示該方法之前的所有load操作在記憶體屏障之前完成。同理storeFence()表示該方法之前的所有store操作在記憶體屏障之前完成。fullFence()表示該方法之前的所有load、store操作在記憶體屏障之前完成。
二、CAS與atomic