AQS模型 

AbstractQueuedSynchronizer抽象队列同步器：AQS是JDK下提供的一套用于实现基于FIFO等待队列的阻塞锁和相关的同步器的一个同步框架。AQS维护了一个volatile int state（代表共享资源）和一个FIFO线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）

抽象队列同步器中包括两个部分：临时资源和一个FIFO的CLH阻塞队列.

AQS的核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并将共享资源设置为锁定状态，如果被请求的共享资源被占用，那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制AQS是用CLH队列锁实现的，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。

内部使用AQS的例子：以ReentrantLock为例，state初始化为0，表示未锁定状态。A线程lock()时，会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后，其他线程再tryAcquire()时就会失败，直到A线程unlock()到state=0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前，A线程自己是可以重复获取此锁的（state会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多么次，这样才能保证state是能回到零态的。

CAS模型

Java5中引入了AutomicInteger、AutomicLong、AutomicReference等特殊的原子性变量类，它们提供的如compareAndSet、incrementAndSet和getAndIncrement等方法都使用了CAS操作。都是由硬件指令来保证的原子方法。

CAS即比较并交换。是解决多线程并行情况下使用锁造成性能损耗的一种机制，CAS操作包含三个操作数——内存位置V、预期原值A和新值B。如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则，处理器不做任何操作。无论哪种情况，它都会在CAS指令之前返回该位置的值。

比较和交换（Compare And Swap）是用于实现多线程同步的原子指令。 它将内存位置的内容与给定值进行比较，只有在相同的情况下，将该内存位置的内容修改为新的给定值。这是作为单个原子操作完成的。

原子性保证新值基于最新信息计算; 如果该值在同一时间被另一个线程更新，则写入将失败。操作结果必须说明是否进行替换; 这可以通过一个简单的布尔响应（这个变体通常称为比较和设置），或通过返回从内存位置读取的值来完成

CAS 的特性：

• 通过调用JNI的代码实现
• 非阻塞算法
• 非独占锁

CAS 存在的问题：

• ABA
• 循环时间长开销大
• 只能保证一个共享变量的原子操作

CAS模型的问题

1、ABA问题

解决方法：JAVA中提供了AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference来处理会发生ABA问题的场景，主要是在对象中额外再增加一个标记来标识对象是否有过变更。

2、CAS应用场景隐含竞争是短暂的，否则不断的自旋尝试会过度消耗CPU

解决方法加入超时设置

3、CAS只能保证一个共享变量的原子操作，解决方法是使用锁或者合并多个变量

 AtomicReference提供了以无锁方式访问共享资源的能力

总结：

AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicLong、AtomicReference这些原子类型，它们无一例外
都采用了基于volatile 关键字 +CAS 算法无锁的操作方式来确保共享数据在多线程操作下的线程安
全性。

• - volatile关键字保证了线程间的可见性，当某线程操作了被volatile关键字修饰的变量，其他线程可以立即看到该共享变量的变化。
• - CAS算法，即对比交换算法，是由UNSAFE提供的，实质上是通过操作CPU指令来得到保证的。CAS算法提供了一种快速失败的方式，当某线程修改已经被改变的数据时会快速失败。
• - 当CAS算法对共享数据操作失败时，因为有自旋算法的加持，对共享数据的更新终究会得到计算。总之，原子类型用自旋+CAS的无锁操作保证了共享变量的线程安全性和原子性。