AtomicInteger底层依赖于Unsafe类，基于CAS（compare and swap/set）原理，CAS底层由cpu原语支持，可以保证更新一个Integer变量的原子性。Unsafe类可以直接操作内存，指定在内存的某位置读取或者写入某值。
AtomicInteger主要的三个成员变量如下。
U是Unsafe类的一个实例，Unsafe类采用单例模式，其中包含了一些用于操作底层的非安全的方法，虽然这些方法都是public，但是不应该随便使用，因为unsafe。
VALUE代表了AtomicInteger.class在jvm的内存分配中，名为"value"的成员变量在的偏移量，可以利用这个偏移量直接读取或者更新"value"的值。它是调用Unsafe中的objectFieldOffset方法得到的。
value用volatile修饰，当一个线程修改过之后，其他线程可以立即看到。
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;
下面列出一个关键代码，体现其CAS思想。
可以看到AtomicInteger中的getAndIncrement方法，又调用了Unsafe类的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的思想就体现在Unsafe的getAndAddInt中。根据VALUE（value的偏移量offset）直接获取value在内存中的值v，接下来，调用weakCompareAndSetInt方法尝试更新，有四个入参：
- o代表被更新的对象；
- offset代表成员变量value的偏移量；
- v代表期望值（上一步通过getIntVolatile(o, offset)查出来的内存中的值），更新的时候，比较该期望值v和内存中该偏移量实时存储的值是否一致，若一致则更新并返回true，若不一致则不更新并返回false。“若一致则更新”这个步骤是由cpu原语支撑的，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;
}
当多个线程尝试使用CAS同时更新一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，其他线程都将失败。然而失败的线程并不会被挂起，而是被告知在这次竞争中失败，并可以再次尝试。由于一个线程在竞争CAS时失败不会阻塞，因此它可以决定是否重新尝试，或者执行一些恢复操作，也可以不执行任何操作。
CAS的典型使用模式是：首先从V中读取值A，并根据A计算新值B，然后通过CAS以原子方式将V中的值由A变成B（只要在这期间没有任何线程将V的值修改为其他值）。由于CAS能检测到来自其他线程的干扰，因此即使不使用锁也能够实现原子的读-改-写操作序列。
AtomicInteger保证了变量更新的原子性，而volatile保证了变量的可见性和有序性。那么我们可以说原子类的更新是线程安全的吗？No
CAS的缺点：
- ABA问题。假设value初始值是A，当前线程拿到期望值v=A，在尝试更新value之前，另一个线程把value更新为B，另一个线程又把value更新为A。那么当前线程在更新value时，发现期望值和内存中的值相同，就进行更新了，而者期间value的值已经被更新过两次。
- 自旋消耗。看上面的getAndAddInt方法，在超高并发的场景下，当前线程可能会一直在while循环中，持续占有时间片，造成资源浪费。
- 活锁问题。多个相互协作的线程都对彼此相应从而修改各自的状态，并使得任何一个线程都无法继续执行时，就发生了活锁。就像生活中，两个有礼貌的人面对面相向而行，都想给对方让路反而一时之间谁都不能前进半步。
解决方案：
- ABA问题：
某些场景下是不需要解决的，例如只是简单的对一个整数进行加减，不涉及任何业务场景，那么这个ABA问题就可以忽略，因为不会对结果产生影响。如果必须要解决，可以记录对于该对象的更新版本号，每次更新时不仅比较期望值和实际值是否一致，还要比较版本号的期望值和实际值是否一致。每次更新的时候都让版本号+1。java中的AtomicStampedReference.class和AtomicMarkableReference.class记录了版本号。 - 自旋消耗问题：
破坏掉while死循环，当超过一定时间或者超过一定次数的时候放弃更新，每次重试之前等待一个随机的时间。 - 活锁问题：
解决活锁问题，需要在每次重试机制中引入随机性。每次重新尝试之前，等待一个随机的时间。
适用场景
在中低程度的竞争下，atomic类能够提供更高的可伸缩性，效率更高；而在高强度的竞争下，锁能够更有效地避免竞争（使线程阻塞），效率更高。
我们可以通过提高处理竞争的效率来提高可伸缩性，但是只有完全消除竞争，才能实现真正的可伸缩性。如果能够避免使用共享状态，那么开销会更加小，例如使用ThreadLocal来保存变量值。
Atomic类，有一个共同特点，只能针对一个变量的更新保持其原子性。若有多个共享变量需要保证并发安全，需要考虑其他方案，当然也可以考虑把这些个变量集成在一个引用类型里，使用原子类管理。