其实原子类性能高的秘密很简单，硬件支持而已。CPU 为了解决并发问题，提供了 CAS 指令（CAS，全称是 Compare And Swap，即“比较并交换”）。CAS 指令包含 3 个参数：共享变量的内存地址 A(旧值)、用于比较的值 B(期望值)和共享变量的新值 C(新值)；并且只有当内存中地址 A 处的值等于 B 时，才能将内存中地址 A 处的值更新为新值 C。作为一条 CPU 指令，CAS 指令本身是能够保证原子性的。compareAndSet()。CAS是硬件CPU级别的，其原子性由硬件保证，效率会比由JVM保证的synchronized要高。
CAS局限性：
1、CAS+ 自旋：自旋就是不断重复通过执行CAS指令，直到成功为止，当长时间进行CAS的自旋的时候，会引起CPU资源的大量消耗。
2、ABA问题：加时间戳，版本号等。hbase也是这样。自从jdk1.5之后，加入了AtomicStampedReference类来防止这个问题，通过将引用和版本号作为一个tuple来防止。
3、只能保证一个共享变量的原子操作：对多个共享变量进行CAS操作的时候，循环CAS无法保证原子性，这时候我们可以取巧将这两个变量放在一个对象里面，因为这时候锁定的就直接锁定了一个对象的缓存行（段），那么就可以完整的对这个对象及其引用做一个原子操作。java提供的AtomicReference类可以用来保证对象之间的原子性。
Atomic：
原子化的基本数据类型、原子化的对象引用类型、原子化数组、原子化对象属性更新器和原子化的累加器。
1. 原子化的基本数据类型
AtomicBoolean、AtomicInteger 和 AtomicLong，提供的方法主要有以下这些：
getAndIncrement() // 原子化 i++
getAndDecrement() // 原子化的 i--
incrementAndGet() // 原子化的 ++i
decrementAndGet() // 原子化的 --i
// 当前值 +=delta，返回 += 前的值
getAndAdd(delta)
// 当前值 +=delta，返回 += 后的值
addAndGet(delta)
//CAS 操作，返回是否成功
compareAndSet(expect, update)
// 以下四个方法
// 新值可以通过传入 func 函数来计算
getAndUpdate(func)
updateAndGet(func)
getAndAccumulate(x,func)
accumulateAndGet(x,func)
2. 原子化的对象引用类型
相关实现有 AtomicReference、AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference，利用它们可以实现对象引用的原子化更新。AtomicReference 提供的方法和原子化的基本数据类型差不多，这里不再赘述。不过需要注意的是，对象引用的更新需要重点关注 ABA 问题，AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference 这两个原子类可以解决 ABA 问题。
3. 原子化数组
相关实现有 AtomicIntegerArray、AtomicLongArray 和 AtomicReferenceArray，利用这些原子类，我们可以原子化地更新数组里面的每一个元素。这些类提供的方法和原子化的基本数据类型的区别仅仅是：每个方法多了一个数组的索引参数，所以这里也不再赘述了。
4. 原子化对象属性更新器
相关实现有 AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater 和 AtomicReferenceFieldUpdater，利用它们可以原子化地更新对象的属性，这三个方法都是利用反射机制实现的，创建更新器的方法如下：
public static <U>
AtomicXXXFieldUpdater<U>
newUpdater(Class<U> tclass,
String fieldName)
需要注意的是，对象属性必须是 volatile 类型的，只有这样才能保证可见性；如果对象属性不是 volatile 类型的，newUpdater() 方法会抛出 IllegalArgumentException 这个运行时异常。
5. 原子化的累加器
DoubleAccumulator、DoubleAdder、LongAccumulator 和 LongAdder，这四个类仅仅用来执行累加操作，相比原子化的基本数据类型，速度更快，但是不支持 compareAndSet() 方法。如果你仅仅需要累加操作，使用原子化的累加器性能会更好。
总结
无锁方案相对于互斥锁方案，优点非常多，首先性能好，其次是基本不会出现死锁问题（但可能出现饥饿和活锁问题，因为自旋会反复重试）。Java 提供的原子类大部分都实现了 compareAndSet() 方法，基于 compareAndSet() 方法，你可以构建自己的无锁数据结构，但是建议你不要这样做，这个工作最好还是让大师们去完成，原因是无锁算法没你想象的那么简单。
Java 提供的原子类能够解决一些简单的原子性问题，但你可能会发现，上面我们所有原子类的方法都是针对一个共享变量的，如果你需要解决多个变量的原子性问题，建议还是使用互斥锁方案。原子类虽好，但使用要慎之又慎。
