Java多线程高并发：自旋锁与Unsafe实现详解

多线程和高并发是现代软件开发中的核心话题，尤其是在Java领域，特别是在处理大量并行请求时。本笔记由马士兵老师整理，主要围绕以下几个关键概念进行讲解： 1. 用户态与内核态： 在早期的Java应用中，多线程同步机制的`synchronized`关键字被标记为“重量级锁”，这是因为在获取锁时，线程需要从用户态切换到内核态执行（通过系统调用），这涉及到上下文切换，对性能有显著影响。例如，`Hello`程序中的`write`系统调用就是一个例子，它展示了如何通过`int 0x80`指令进入内核模式来执行操作。 2. CAS (Compare and Swap)、自旋锁与无锁编程： CAS（Compare And Swap）是一种低级别的原子操作，用于在内存中实现条件性更新。自旋锁是一种轻量级的锁，当线程试图获取锁但已被其他线程占用时，它会不断尝试直到成功，这种行为类似爱情中的“自旋”等待。自旋锁适用于竞争不激烈的情况，避免了频繁的上下文切换。无锁编程则进一步提升性能，通过无重量级锁的方式实现，如`AtomicStampedReference`提供了解决ABA问题的解决方案，即在修改对象状态时附带版本号，确保线程看到的是预期的状态。 3. `Unsafe`和`AtomicInteger`： `java.util.concurrent.atomic`包下的`Unsafe`类是JDK提供的一种底层工具，它允许开发者直接操作内存，提供了更底层的原子操作，如`compareAndSwapInt`方法。`AtomicInteger`是基于`Unsafe`的类，它封装了原子的整数加法和比较交换操作。`incrementAndGet`方法会持续尝试直到成功，确保操作的原子性。 4. 实战示例： 通过`T02_TestUnsafe`这个例子，可以看到在实际代码中如何使用`Unsafe`进行内存操作，比如访问类的内部字段，并利用`compareAndSwapInt`来实现一个简单的原子增操作。这种方式虽然降低了抽象层次，但能够获得更高的性能，尤其是在并发密集场景。 总结起来，马士兵老师的课堂笔记详细探讨了Java多线程中的锁机制，包括重量级锁、CAS、自旋锁、无锁编程以及如何利用`Unsafe`进行高性能并发控制。理解这些概念对于编写高并发、低延迟的Java应用程序至关重要。