AtomicInteger底層依賴於Unsafe類，基於CAS（compare and swap/set）原理，CAS底層由cpu原語支持，可以保證更新一個Integer變量的原子性。Unsafe類可以直接操作內存，指定在內存的某位置讀取或者寫入某值。
AtomicInteger主要的三個成員變量如下。
U是Unsafe類的一個實例，Unsafe類採用單例模式，其中包含了一些用於操作底層的非安全的方法，雖然這些方法都是public，但是不應該隨便使用，因爲unsafe。
VALUE代表了AtomicInteger.class在jvm的內存分配中，名爲"value"的成員變量在的偏移量，可以利用這個偏移量直接讀取或者更新"value"的值。它是調用Unsafe中的objectFieldOffset方法得到的。
value用volatile修飾，當一個線程修改過之後，其他線程可以立即看到。
private static final jdk.internal.misc.Unsafe U = jdk.internal.misc.Unsafe.getUnsafe();
private static final long VALUE = U.objectFieldOffset(AtomicInteger.class, "value");
private volatile int value;
下面列出一個關鍵代碼，體現其CAS思想。
可以看到AtomicInteger中的getAndIncrement方法，又調用了Unsafe類的getAndAddInt方法。
/**
* Atomically increments the current value,
* with memory effects as specified by {@link VarHandle#getAndAdd}.
* * <p>Equivalent to {@code getAndAdd(1)}.
* * @return the previous value
*/
public final int getAndIncrement() {
return U.getAndAddInt(this, VALUE, 1);
}
CAS的思想就體現在Unsafe的getAndAddInt中。根據VALUE（value的偏移量offset）直接獲取value在內存中的值v，接下來，調用weakCompareAndSetInt方法嘗試更新，有四個入參：
- o代表被更新的對象；
- offset代表成員變量value的偏移量；
- v代表期望值（上一步通過getIntVolatile(o, offset)查出來的內存中的值），更新的時候，比較該期望值v和內存中該偏移量實時存儲的值是否一致，若一致則更新並返回true，若不一致則不更新並返回false。“若一致則更新”這個步驟是由cpu原語支撐的，是原子的。
- v+delta代表新值。
/**
* Atomically adds the given value to the current value of a field
* or array element within the given object {@code o}
* at the given {@code offset}.
*
* @param o object/array to update the field/element in
* @param offset field/element offset
* @param delta the value to add
* @return the previous value
* @since 1.8
*/
@HotSpotIntrinsicCandidate
public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
int v;
do {
v = getIntVolatile(o, offset);
} while (!weakCompareAndSetInt(o, offset, v, v + delta));
return v;
}
當多個線程嘗試使用CAS同時更新一個變量時，只有其中一個線程能更新變量的值，其他線程都將失敗。然而失敗的線程並不會被掛起，而是被告知在這次競爭中失敗，並可以再次嘗試。由於一個線程在競爭CAS時失敗不會阻塞，因此它可以決定是否重新嘗試，或者執行一些恢復操作，也可以不執行任何操作。
CAS的典型使用模式是：首先從V中讀取值A，並根據A計算新值B，然後通過CAS以原子方式將V中的值由A變成B（只要在這期間沒有任何線程將V的值修改爲其他值）。由於CAS能檢測到來自其他線程的干擾，因此即使不使用鎖也能夠實現原子的讀-改-寫操作序列。
AtomicInteger保證了變量更新的原子性，而volatile保證了變量的可見性和有序性。那麼我們可以說原子類的更新是線程安全的嗎？No
CAS的缺點：
- ABA問題。假設value初始值是A，當前線程拿到期望值v=A，在嘗試更新value之前，另一個線程把value更新爲B，另一個線程又把value更新爲A。那麼當前線程在更新value時，發現期望值和內存中的值相同，就進行更新了，而者期間value的值已經被更新過兩次。
- 自旋消耗。看上面的getAndAddInt方法，在超高併發的場景下，當前線程可能會一直在while循環中，持續佔有時間片，造成資源浪費。
- 活鎖問題。多個相互協作的線程都對彼此相應從而修改各自的狀態，並使得任何一個線程都無法繼續執行時，就發生了活鎖。就像生活中，兩個有禮貌的人面對面相向而行，都想給對方讓路反而一時之間誰都不能前進半步。
解決方案：
- ABA問題：
某些場景下是不需要解決的，例如只是簡單的對一個整數進行加減，不涉及任何業務場景，那麼這個ABA問題就可以忽略，因爲不會對結果產生影響。如果必須要解決，可以記錄對於該對象的更新版本號，每次更新時不僅比較期望值和實際值是否一致，還要比較版本號的期望值和實際值是否一致。每次更新的時候都讓版本號+1。java中的AtomicStampedReference.class和AtomicMarkableReference.class記錄了版本號。 - 自旋消耗問題：
破壞掉while死循環，當超過一定時間或者超過一定次數的時候放棄更新，每次重試之前等待一個隨機的時間。 - 活鎖問題：
解決活鎖問題，需要在每次重試機制中引入隨機性。每次重新嘗試之前，等待一個隨機的時間。
適用場景
在中低程度的競爭下，atomic類能夠提供更高的可伸縮性，效率更高；而在高強度的競爭下，鎖能夠更有效地避免競爭（使線程阻塞），效率更高。
我們可以通過提高處理競爭的效率來提高可伸縮性，但是隻有完全消除競爭，才能實現真正的可伸縮性。如果能夠避免使用共享狀態，那麼開銷會更加小，例如使用ThreadLocal來保存變量值。
Atomic類，有一個共同特點，只能針對一個變量的更新保持其原子性。若有多個共享變量需要保證併發安全，需要考慮其他方案，當然也可以考慮把這些個變量集成在一個引用類型裏，使用原子類管理。