一、核心概念
1 - CAS
CAS（Compare-And-Swap，比較并交換）操作是一種無鎖的原子操作，它在多線程環境下能夠保證線程安全，主要是通過硬件級別的原子性以及樂觀鎖的思想來實現的。以下詳細介紹 CAS 操作保證線程安全的原理：
1. CAS 操作的基本概念
CAS 操作包含三個操作數：內存位置（V）、預期原值（A）和新值（B）。其操作過程如下：
- 首先從內存位置 V 讀取當前值。
- 然后將讀取到的值與預期原值 A 進行比較。
- 如果當前值與預期原值相等，即 V == A，那么將內存位置 V 的值更新為新值 B。
- 如果當前值與預期原值不相等，即 V != A，那么不進行更新操作，通常會返回失敗信息。
在 Java 中，sun.misc.Unsafe?類提供了一些基于 CAS 的操作方法，例如?compareAndSwapInt、compareAndSwapLong?等，AtomicInteger?等原子類就是基于這些方法實現的。
2. 硬件級別的原子性
CAS 操作的原子性是由硬件保證的。在現代 CPU 中，CAS 操作是一個原子指令，這意味著在執行 CAS 操作時，不會被其他線程的操作所中斷。例如，當一個線程執行 CAS 操作時，其他線程無法同時修改該內存位置的值，從而保證了操作的原子性。
以?AtomicInteger?的?incrementAndGet?方法為例（簡化后的代碼）：
public final int incrementAndGet() {for (;;) {int current = get();int next = current + 1;if (compareAndSet(current, next))return next;}
}public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
在?incrementAndGet?方法中，通過不斷嘗試 CAS 操作來更新?AtomicInteger?的值。由于 CAS 操作的原子性，即使多個線程同時執行該方法，也不會出現數據競爭的情況。
3. 樂觀鎖的思想
CAS 操作基于樂觀鎖的思想，它假設在大多數情況下，線程在嘗試更新數據時不會發生沖突。每個線程在更新數據之前，先檢查內存中的值是否與自己預期的值相等，如果相等則進行更新，否則重試。
這種樂觀的方式減少了線程之間的競爭，因為不需要像悲觀鎖（如?synchronized?關鍵字）那樣在操作數據之前就鎖定數據，從而提高了并發性能。例如，在一個多線程環境中，多個線程同時對一個共享變量進行自增操作，如果使用悲觀鎖，每次只有一個線程能夠進行操作，其他線程需要等待；而使用 CAS 操作，多個線程可以同時嘗試更新，只有在發生沖突時才需要重試，大大提高了并發效率。
4. 解決 ABA 問題
雖然 CAS 操作能保證線程安全，但存在 ABA 問題，即一個值原來為 A，被一個線程修改為 B，然后又被另一個線程修改回 A，此時 CAS 操作可能會誤認為值沒有被修改而成功更新。為了解決 ABA 問題，可以使用帶有版本號的原子類（如?AtomicStampedReference），在每次修改值時同時更新版本號，這樣在進行 CAS 操作時，不僅要比較值，還要比較版本號，從而避免 ABA 問題。
綜上所述，CAS 操作通過硬件級別的原子性以及樂觀鎖的思想，在多線程環境下保證了線程安全，并且在提高并發性能方面具有很大的優勢。
2 - AQS
3 -?與synchronized的對比
| 特性 | synchronized | ReentrantLock |
|---|---|---|
| 可重入性 | 支持 | 支持 |
| 鎖類型 | 非公平鎖（無法指定公平性） | 可選擇公平鎖或非公平鎖 |
| 鎖的獲取方式 | 自動獲取和釋放（基于代碼塊） | 需手動調用?lock()?和?unlock() |
| 中斷響應 | 不支持 | 支持（lockInterruptibly()） |
| 超時獲取鎖 | 不支持 | 支持（tryLock(long, TimeUnit)） |
| 條件變量（Condition） | 通過?wait()/notify()?實現 | 支持多個?Condition |
