在看 Java并發包(java.util.concurrent)中大量使用了CAS操作，CAS即 Compare And Swap(CAS)，比較并交換，其中由sun.misc.Unsafe實現，Unsafe類提供了硬件級別的原子操作，Java無法直接訪問到操作系統底層（如系統硬件等)，為此Java使用native方法來擴展Java程序的功能。具體實現使用c++。 牛B，**Unsafe類提供了硬件級別的原子操作**，但到底是什么意思呢？CAS從字面意思上就有兩部分：1、讀取并比較；2、判斷并決定是否交換。然后把這兩步驟作為原子操作，這樣就能保證線程安全
幾句關于
Unsafe的并發性。compareAndSwap方法是
原子的,并且可用來實現高性能的、無鎖的數據結構。比如,考慮問題:在使用大量線程的共享對象上增長值。...
Java是一門安全的編程語言，防止程序員犯很多愚蠢的錯誤，它們大部分是基于內存管理的。但是，有一種方式可以有意的執行一些不安全、容易犯錯的操作，那就是使用
Unsafe類。
CAS操作有3個操作數，內存值M，預期值E，新值U，如果M==E，則將內存值修改為B，否則啥都不做。
sun.misc.Unsafe這個類是如此地不安全，以至于JDK開發者增加了很多特殊限制來訪問它。它的構造器是私有的，工廠方法
getUnsafe()的調用器只能被Bootloader加載。如你在下面代碼片段的第8行所見，這個家伙甚至沒有被任何類加載器加載，所以它的類加載器是
null。它會拋出
SecurityException 異常來阻止侵入者。
public final class Unsafe {
...
private Unsafe() {}
private static final Unsafe theUnsafe = new Unsafe();
...
public static Unsafe getUnsafe() {
Class cc = sun.reflect.Reflection.getCallerClass(2);
if (cc.getClassLoader() != null)
throw new SecurityException("Unsafe");
return theUnsafe;
}
...
public static Unsafe getUnsafe() {
try {
Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
f.setAccessible(true);
return (Unsafe)f.get(null);
} catch (Exception e) {
/* ... */
}
}
Unsafe一些有用的特性
- 虛擬機“集約化”（VM intrinsification）：如用于無鎖Hash表中的CAS（比較和交換）。再比如compareAndSwapInt這個方法用JNI調用，包含了對CAS有特殊引導的本地代碼。在這里你能讀到更多關于CAS的信息：http://en.wikipedia.org/wiki/Compare-and-swap。
- 主機虛擬機（譯注：主機虛擬機主要用來管理其他虛擬機。而虛擬平臺我們看到只有guest VM）的sun.misc.Unsafe功能能夠被用于未初始化的對象分配內存（用allocateInstance方法），然后將構造器調用解釋為其他方法的調用。
- 你可以從本地內存地址中追蹤到這些數據。使用java.lang.Unsafe類獲取內存地址是可能的。而且可以通過unsafe方法直接操作這些變量！
- 使用allocateMemory方法，內存可以被分配到堆外。例如當allocateDirect方法被調用時DirectByteBuffer構造器內部會使用allocateMemory。
- arrayBaseOffset和arrayIndexScale方法可以被用于開發arraylets，一種用來將大數組分解為小對象、限制掃描的實時消耗或者在大對象上做更新和移動。
Unsafe.java是jdk并發類庫java.util.concurrent包中使用的底層類，該類中的方法都是通過native方法調用操作系統命令。
在多線程環境下，主要存在兩種特殊的場景：
1；多個線程同時訪問某個對象的方法，由于操作系統對線程調度的不確定性，存在使該對象的狀態處于不一致的狀態，為了避免這種情況的發生，我們可以聲明該方法為同步方法（synchronized）。保證某一時刻只有一個線程調用該方法，其它調用線程則被阻塞。這種方法在并發性很高的情況下會產生大量的線程調度開銷。從而影響程序的并發性能。在java.util.concurrent包中通過使用非阻塞原子方法，減少操作系統的無用線程調度開銷，從而提高并發性能。
2；多線程通過某個對象進行通信，即常見的生產者消費者模型。在以前的jdk版本中是通過wait,notify方法實現的。該方法也是通過底層在某個信號量上的阻塞隊列實現的。而Unsafe類中直接提供操作系統調度命令park,unpark,減少信號量的開銷，提高新能。
從上面可以看出，Unsafe類是通過提供底層的操作系統命令接口給開發者，從而提供程序的性能。