面试题：自定义实现类似Java Atomic类的原子操作机制

代码实现

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;

public class MyAtomicLong {
    private static final Unsafe unsafe;
    private static final long valueOffset;
    private volatile long value;

    static {
        try {
            Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            theUnsafe.setAccessible(true);
            unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null);
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                    (MyAtomicLong.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception e) {
            throw new Error(e);
        }
    }

    public MyAtomicLong(long initialValue) {
        value = initialValue;
    }

    public long get() {
        return value;
    }

    public void set(long newValue) {
        value = newValue;
    }

    public long incrementAndGet() {
        for (; ; ) {
            long current = get();
            long next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next)) {
                return next;
            }
        }
    }

    public long getAndIncrement() {
        for (; ; ) {
            long current = get();
            long next = current + 1;
            if (compareAndSet(current, next)) {
                return current;
            }
        }
    }

    public boolean compareAndSet(long expect, long update) {
        return unsafe.compareAndSwapLong(this, valueOffset, expect, update);
    }
}

设计思路解释

获取Unsafe实例：通过反射获取Unsafe类中的theUnsafe字段，从而得到Unsafe的实例。Unsafe类提供了底层的CAS操作等功能。这一步通过static代码块实现，保证在类加载时就获取Unsafe实例。
获取字段偏移量：使用unsafe.objectFieldOffset方法获取value字段在内存中的偏移量valueOffset。这个偏移量用于后续的CAS操作，告诉Unsafe在哪个内存位置进行操作。
定义成员变量：定义一个volatile修饰的long型变量value，用于存储实际的值。volatile关键字保证了内存可见性，即一个线程对value的修改，其他线程能够立即看到。
构造函数：MyAtomicLong(long initialValue)构造函数用于初始化value的值。
get方法：get()方法直接返回value的值，因为value是volatile的，所以能保证获取到最新的值。
set方法：set(long newValue)方法直接设置value的值。
incrementAndGet方法：通过无限循环，先获取当前值current，然后计算下一个值next = current + 1，接着使用compareAndSet方法尝试将value从current更新为next。如果更新成功，说明没有其他线程同时修改value，则返回next；如果更新失败，说明有其他线程同时修改了value，则继续循环重试。
getAndIncrement方法：逻辑与incrementAndGet类似，不同的是先返回当前值current，再尝试更新value为next。
compareAndSet方法：调用unsafe.compareAndSwapLong方法进行CAS操作，尝试将对象this中偏移量为valueOffset处的值从expect更新为update，如果更新成功返回true，否则返回false。

可能存在的问题

反射获取Unsafe实例：通过反射获取Unsafe实例是一种非标准的做法，因为Unsafe类在设计上是不希望被普通应用程序直接使用的。在不同的JVM版本中，Unsafe类的实现和theUnsafe字段的访问方式可能会有所变化，这可能导致代码在不同环境下的兼容性问题。
性能问题：在高并发场景下，compareAndSet操作可能会频繁失败，导致大量的循环重试，这会消耗大量的CPU资源。可以考虑使用更复杂的算法，如乐观锁机制结合分段锁等方式来提高性能。
ABA问题：标准的CAS操作存在ABA问题，即一个值从A变为B，再变回A，CAS操作会认为这个值没有发生变化。虽然在这个简单的自增场景下ABA问题影响不大，但如果是更复杂的业务场景，可能需要额外的处理，比如使用带有版本号的原子操作。

面试题：自定义实现类似Java Atomic类的原子操作机制

知识考点

面试题答案

代码实现

设计思路解释

可能存在的问题