在了解CAS之前，我们先看看几个概念来知道为什么会有CAS的出现
乐观锁和悲观锁
悲观锁：独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，它假设最坏的情况，并且只有在确保其它线程不会造成干扰的情况下执行，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。
乐观锁：每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。
悲观锁的代价
锁是用来做并发最简单的方式，当然其代价也是最高的。内核态的锁的时候需要操作系统进行一次上下文切换，加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，等待锁的线程会被挂起直至锁释放。在上下文切换的时候，cpu之前缓存的指令和数据都将失效，对性能有很大的损失。用户态的锁虽然避免了这些问题，但是其实它们只是在没有真实的竞争时才有效。
Java在JDK1.5之前都是靠synchronized关键字保证同步的，在挂起和恢复执行过程中存在着很大的开销。锁还存在着其它一些缺点，当一个线程正在等待锁时，它不能做任何事。如果一个线程在持有锁的情况下被延迟执行，那么所有需要这个锁的线程都无法执行下去。如果被阻塞的线程优先级高，而持有锁的线程优先级低，将会导致优先级反转(Priority Inversion)。
有些人此时想到volatile，但是我们来看看volatile
volatile
与锁相比，volatile变量是一和更轻量级的同步机制，因为在使用这些变量时不会发生上下文切换和线程调度等操作，但是volatile变量也存在一些局限：不能用于构建原子的复合操作，因此当一个变量依赖旧值时就不能使用volatile变量。所以volatile其实只是用于变量共享
此时，出现了CAS算法！
什么是CAS算法
CAS是英文单词CompareAndSwap的缩写，中文意思是：比较并替换。CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。
CAS算法理解
CAS包含三个参数 CAS（V,E,N）。V表示要更新的变量，E表示预期的值，N表示新值。仅当V值等于E值时，才会将V的值设置成N，否则什么都不做。最后CAS返回当前V的值。CAS算法需要你额外给出一个期望值，也就是你认为现在变量应该是什么样子，如果变量不是你想象的那样，那说明已经被别人修改过。你就重新读取，再次尝试修改即可。
CAS优点
可以避免优先级倒置和死锁等危险，竞争比较便宜，协调发生在更细的粒度级别,允许更高程度的并行机制等等
CAS缺点
CAS虽然很高效的解决了原子操作问题，但是CAS仍然存在三大问题。
- 循环时间长开销很大。
- 只能保证一个共享变量的原子操作。
- ABA问题。
循环时间长开销很大：
如果CAS失败，会一直进行尝试。如果CAS长时间一直不成功，可能会给CPU带来很大的开销。
只能保证一个共享变量的原子操作：
当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁来保证原子性。
什么是ABA问题？
因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新，但是如果一个值原来是A，变成了B，又变成了A，那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化，但是实际上却变化了。
ABA问题怎么解决？
ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面追加上版本号，每次变量更新的时候把版本号加一，那么A－B－A 就会变成1A-2B－3A。
从Java1.5开始JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类在内部不仅维护了对象值，还维护了一个时间戳（可以是任意的一个整数来表示状态值）。当设置对象值时，对象值和状态值都必须满足期望值才会写入成功。因此即使对象被反复读写，写会原值，只要状态值发生变化，就能防止不恰当的写入。