首先來看看Atomic原子類的結(jié)構(gòu)
一、Automic概念
automic在java中為JUC(java.util.concurrent)并發(fā)包的一個(gè)子包。顧名思義，automic包中包含許多原子類。
1、什么是原子類？
原子是不可分割的最小單位，故原子類可認(rèn)為是其操作是不可分割的。
2、原子類的作用？
提供一種簡單、性能高效、線程安全地更新一個(gè)變量的方式。
二、分析Automic底層邏輯（以AtomicInteger自增為例）
通過前面volatile的講解，大家應(yīng)該也對(duì)為什么要有原子類操作有了一定的了解，那我們都知道，i++自增操作不是原子性的，也就是說在高并發(fā)的情況下也許會(huì)發(fā)生重復(fù)覆蓋，這顯然不是我們想要的，那么Atomic原子類就是來解決這個(gè)問題的，下面我們可以看來來AtomicInteger自增源碼：
可以看到AtomicInteger的自增操作返回unsafe.getAndAddInt()方法。
這里大家可能有疑問了，什么是unsafe呢？
對(duì)于JVM有過了解的小伙伴可能知道JNI，也就是java本地庫接口，Unsafe(sun.misc.Unsafe)是屬于JNI的類，Unsafe里面的native方法直接操作內(nèi)存，getUnfate()僅提供高級(jí)的Bootstrap類加載器使用，簡而言之就是直接操作CPU；
接下來查看unsafe.getAndAddInt()方法源碼
可以發(fā)現(xiàn)我們?cè)赿o...while的循環(huán)條件調(diào)用了compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4)方法，即AtomicInteger中的CAS算法。
PS：此處對(duì)于CAS（CompareAndSwap）以及之前的volatile不熟悉的同學(xué)可以看看我的另外一篇文章，那篇文章更適合在看JUC之前了解為什么要學(xué)習(xí)JUC，思路會(huì)更清晰。
三、CAS
CAS是計(jì)算機(jī)硬件對(duì)并發(fā)操作共享數(shù)據(jù)的支持，CAS包含三個(gè)操作數(shù)：
1、內(nèi)存值V(var1,var2)
2、預(yù)估值A(chǔ)(var 5)
3、更新值B(var5 + var4)
只有當(dāng)V==A時(shí)，才會(huì)把B的值賦給V，即V=B，否則不做任何操作。
不用CAS時(shí)，線程修改數(shù)據(jù)，有從主內(nèi)存取得數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、回寫數(shù)據(jù)這三步，在回寫數(shù)據(jù)這一步，可能主內(nèi)存已經(jīng)被別的線程回寫過了，就會(huì)發(fā)生回寫覆蓋。為了解決這個(gè)，CAS在回寫的時(shí)候會(huì)將主內(nèi)存與自己工作內(nèi)存之前取得的值比較一下，就可以判斷是否已經(jīng)被別人修改過了，如果沒有，我就可以修改，不過別人修改過了，我再去一次，在最新的值上面再修改。
為什么用CAS不用Synchronized呢？
鎖之后，最耗時(shí)的就是線程的上下文交換，也就是線程被掛起和被喚醒的過程，在這個(gè)過程中，操作系統(tǒng)會(huì)在核態(tài)和用戶態(tài)之間切換，要保存運(yùn)行環(huán)境和恢復(fù)運(yùn)行環(huán)境，這些都是很費(fèi)事的，在JAVA1.6之后優(yōu)化的自旋鎖就是為了避免上下文交換。
PS：關(guān)于操作系統(tǒng)核態(tài)和用戶態(tài)是什么以及怎樣切換面試也問的挺多的，感興趣的同學(xué)可以看看我操作系統(tǒng)相關(guān)的文章和面經(jīng)。
通過上面的分析可以看到，do,while循環(huán)也避免了線程的上下文交換，性能會(huì)高很多。
CAS的缺點(diǎn)
1、雖然CAS沒有掛起線程、增加并發(fā)性，但是當(dāng)很多個(gè)線程進(jìn)行自旋，就會(huì)白白耗費(fèi)CPU資源，這種并發(fā)，就只是讓很多線程在那循環(huán)等待。
2、只能保證一個(gè)共享變量的原子操作。CAS要有一個(gè)compare，一個(gè)變量就好對(duì)比，如果是段代碼，一個(gè)類呢？synchronized就能鎖這樣的，當(dāng)時(shí)還有AtomicReference等類有相應(yīng)的操作。
3、ABA問題
先有兩個(gè)線程，其中一個(gè)運(yùn)行的比較快，將主內(nèi)存中的變量從A改成了B，再從B改成了A，這個(gè)時(shí)候另外一個(gè)線程調(diào)用compareAndSwap方法時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)期望值于實(shí)際值是相同的，它并不知道中間已經(jīng)被修改過了，它就會(huì)修改掉這個(gè)值。
當(dāng)我們的實(shí)際問題不能容忍這個(gè)被修改的過程，這個(gè)問題就很嚴(yán)重了，比如會(huì)員卡的問題，用戶消費(fèi)20元，緊接著再充值20元，如果積分統(tǒng)計(jì)線程是根據(jù)余額的減少來統(tǒng)計(jì)積分的，那就嚴(yán)重了，積分統(tǒng)計(jì)線程并不知道用戶已經(jīng)消費(fèi)過了，積分沒統(tǒng)計(jì)上，這是一個(gè)大漏洞。
4、如何解決ABA問題？
在加個(gè)變量（時(shí)間戳）來表示這個(gè)變量是否被修改過了，這樣下來，再執(zhí)行 compareAndSet()方法的時(shí)候，不僅僅比較這個(gè)變量是否相同，還要比較時(shí)間戳是否相等。
AtomicStampReference類則實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能
AtomicStampReference構(gòu)造函數(shù)和compareAndSet()方法
這里我們以AtomicInteger為例講解了Atomic原子類的作用，通過分析AtomicInteger自增源碼我們可以知道Atomic原子類的底層是CAS，這里對(duì)于CAS也進(jìn)行了較為詳細(xì)的講解，CAS本身也是面試中經(jīng)常會(huì)遇到的問題，不熟悉的同學(xué)需要進(jìn)行詳細(xì)的了解。
