Java AtomicInteger 原理
AtomicInteger是一个支持原子操作的int封装类，提供了原子性的访问和更新操作
其底层是通过volatile和CAS实现的，其中volatile保证了内存可见性，CAS算法保证了原子性
volatile
volatile是用于保证可见性的关键字，当变量被声明为volatile后，每次操作该变量都会强制将修改的值立即写入主存（volatile还能够保证一定的有序性，但这里不做介绍）
在AtomicInteger内部可以看到以volatile修饰的value字段用来记录数值，以保证可见性
private volatile int value;
CAS
CAS（Compare And Swap）即比较并交换，表示的是一系列操作的集合，获取当前数值进行一些运算，利用CAS指令试图进行更新。如果当前数值未变，代表没有其他线程进行并发修改，则成功更新。否则可能出现不同的选择，要么进行重试，要么就返回一个成功或者失败的结果
CAS底层依赖于CPU特定的指令集：
- x86上使用cmpxchg指令
- 精简指令集构架CPU通常依靠一对指令，如"load and reserve"和"store conditional"
源码解析
从AtomicInteger的内部属性可以看出，它依赖于Unsafe提供的一些方法来实现CAS操作
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
创建对象时，通过unsafe.objectFieldOffset方法获取到内部变量value的内存偏移地址
private static final long valueOffset;
static {
try {
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
private volatile int value;
Unsafe类可以实现一些不安全的操作，通常这些操作涉及到指针，如分配释放内存、定位属性在内存中的位置、挂起恢复线程、CAS操作等，由于使用风险较大因此Java9中限制了Unsafe类的使用并移除了一些功能
然后我们首先看下compareAndSet方法，该方法作用是将当前值与预期值进行比较，相等的话设置为更新值，更新成功返回true，失败返回false
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
可以看到内部调用了Unsafe中提供的compareAndSwapInt这个native方法，该方法会通过当前值的内存地址(offset)获得当前值的实际值与期望值(expected)进行对比，相同的话就替换为更新值(x)，该方法基于CPU的特定的指令实现
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,int expected,int x);
接着看下原子更新方法，比如getAndIncrement方法，该方法作用是将当前值加一并返回加一前的值，类似i++
public final int getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}
内部调用了Unsafe的getAndAddInt方法，该方法内循环的作用是CAS操作失败的重试逻辑
在多线程并发时，CAS操作不一定能够成功，因此通过不停的调用compareAndSwapInt直到返回true时退出循环，来实现非阻塞的原子性操作
public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
int v;
do {
v = getIntVolatile(o, offset);
} while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
return v;
}
其他原子更新方法原理相同，比如incrementAndGet，与getAndIncrement相比就是i++与++i的区别
public final int incrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}
参考
Java核心技术面试精讲
https://zhuanlan.zhihu.com/p/87141904
https://www.jianshu.com/p/51189b4ef6c1
https://juejin.im/post/5cc00f77f265da0359487485
https://fangjian0423.github.io/2016/03/16/java-AtomicInteger-analysis/
