在瞭解CAS之前，我們先看看幾個概念來知道爲什麼會有CAS的出現
樂觀鎖和悲觀鎖
悲觀鎖：獨佔鎖是一種悲觀鎖，synchronized就是一種獨佔鎖，它假設最壞的情況，並且只有在確保其它線程不會造成干擾的情況下執行，會導致其它所有需要鎖的線程掛起，等待持有鎖的線程釋放鎖。
樂觀鎖：每次不加鎖而是假設沒有衝突而去完成某項操作，如果因爲衝突失敗就重試，直到成功爲止。
悲觀鎖的代價
鎖是用來做併發最簡單的方式，當然其代價也是最高的。內核態的鎖的時候需要操作系統進行一次上下文切換，加鎖、釋放鎖會導致比較多的上下文切換和調度延時，等待鎖的線程會被掛起直至鎖釋放。在上下文切換的時候，cpu之前緩存的指令和數據都將失效，對性能有很大的損失。用戶態的鎖雖然避免了這些問題，但是其實它們只是在沒有真實的競爭時纔有效。
Java在JDK1.5之前都是靠synchronized關鍵字保證同步的，在掛起和恢復執行過程中存在着很大的開銷。鎖還存在着其它一些缺點，當一個線程正在等待鎖時，它不能做任何事。如果一個線程在持有鎖的情況下被延遲執行，那麼所有需要這個鎖的線程都無法執行下去。如果被阻塞的線程優先級高，而持有鎖的線程優先級低，將會導致優先級反轉(Priority Inversion)。
有些人此時想到volatile，但是我們來看看volatile
volatile
與鎖相比，volatile變量是一和更輕量級的同步機制，因爲在使用這些變量時不會發生上下文切換和線程調度等操作，但是volatile變量也存在一些侷限：不能用於構建原子的複合操作，因此當一個變量依賴舊值時就不能使用volatile變量。所以volatile其實只是用於變量共享
此時，出現了CAS算法！
什麼是CAS算法
CAS是英文單詞CompareAndSwap的縮寫，中文意思是：比較並替換。CAS是項樂觀鎖技術，當多個線程嘗試使用CAS同時更新同一個變量時，只有其中一個線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程並不會被掛起，而是被告知這次競爭中失敗，並可以再次嘗試。
CAS算法理解
CAS包含三個參數 CAS（V,E,N）。V表示要更新的變量，E表示預期的值，N表示新值。僅當V值等於E值時，纔會將V的值設置成N，否則什麼都不做。最後CAS返回當前V的值。CAS算法需要你額外給出一個期望值，也就是你認爲現在變量應該是什麼樣子，如果變量不是你想象的那樣，那說明已經被別人修改過。你就重新讀取，再次嘗試修改即可。
CAS優點
可以避免優先級倒置和死鎖等危險，競爭比較便宜，協調發生在更細的粒度級別,允許更高程度的並行機制等等
CAS缺點
CAS雖然很高效的解決了原子操作問題，但是CAS仍然存在三大問題。
- 循環時間長開銷很大。
- 只能保證一個共享變量的原子操作。
- ABA問題。
循環時間長開銷很大：
如果CAS失敗，會一直進行嘗試。如果CAS長時間一直不成功，可能會給CPU帶來很大的開銷。
只能保證一個共享變量的原子操作：
當對一個共享變量執行操作時，我們可以使用循環CAS的方式來保證原子操作，但是對多個共享變量操作時，循環CAS就無法保證操作的原子性，這個時候就可以用鎖來保證原子性。
什麼是ABA問題？
因爲CAS需要在操作值的時候檢查下值有沒有發生變化，如果沒有發生變化則更新，但是如果一個值原來是A，變成了B，又變成了A，那麼使用CAS進行檢查時會發現它的值沒有發生變化，但是實際上卻變化了。
ABA問題怎麼解決？
ABA問題的解決思路就是使用版本號。在變量前面追加上版本號，每次變量更新的時候把版本號加一，那麼A－B－A 就會變成1A-2B－3A。
從Java1.5開始JDK的atomic包裏提供了一個類AtomicStampedReference來解決ABA問題。這個類在內部不僅維護了對象值，還維護了一個時間戳（可以是任意的一個整數來表示狀態值）。當設置對象值時，對象值和狀態值都必須滿足期望值纔會寫入成功。因此即使對象被反覆讀寫，寫會原值，只要狀態值發生變化，就能防止不恰當的寫入。