一、什么是CAS？
在計算機科學中，比較和交換（Conmpare And Swap）是用於實現多線程同步的原子指令。 它將內存位置的內容與給定值進行比較，只有在相同的情況下，將該內存位置的內容修改為新的給定值。 這是作為單個原子操作完成的。 原子性保證新值基於最新信息計算; 如果該值在同一時間被另一個線程更新，則寫入將失敗。 操作結果必須說明是否進行替換; 這可以通過一個簡單的布爾響應（這個變體通常稱為比較和設置），或通過返回從內存位置讀取的值來完成（摘自維基本科）
JAVA1.5開始引入了CAS，主要代碼都放在JUC的atomic包下，如下圖：
二、JAVA中如何實現CAS操作
以比較簡單的AtomicInteger為例，我們看一下都有哪些方法：
從圖中可以看出JAVA中的CAS操作都是通過sun包下Unsafe類實現，而Unsafe類中的方法都是native方法，由JVM本地實現，筆者為了弄清楚真正的實現原理，查看了openJDK7的源碼，下面就稍作分析：
Unsafe中對CAS的實現是C++寫的，從上圖可以看出最后調用的是Atomic:comxchg這個方法，這個方法的實現放在hotspot下的os_cpu包中，說明這個方法的實現和操作系統、CPU都有關系，我們以linux的X86處理器的實現為例來進行分析
Linux的X86下主要是通過cmpxchgl這個指令在CPU級完成CAS操作的，但在多處理器情況下必須使用lock指令加鎖來完成。從這個例子就可以比較清晰的了解CAS的底層實現了，當然不同的操作系統和處理器的實現會有所不同，大家可以自行了解。
三、CAS在JUC中的運用
我們看一下JUC中非常重要的一個類AbstractQueuedSynchronizer，作為JAVA中多種鎖實現的父類，其中有很多地方使用到了CAS操作以提升並發的效率
上圖為同步隊列的入隊操作，也是一種樂觀鎖的實現，多線程情況下，操作頭節點和尾節點都有可能失敗，失敗后會再次嘗試，直到成功。
四、ABA問題
CAS可以有效的提升並發的效率，但同時也會引入ABA問題。
如線程1從內存X中取出A，這時候另一個線程2也從內存X中取出A，並且線程2進行了一些操作將內存X中的值變成了B，然后線程2又將內存X中的數據變成A，這時候線程1進行CAS操作發現內存X中仍然是A，然后線程1操作成功。雖然線程1的CAS操作成功，但是整個過程就是有問題的。比如鏈表的頭在變化了兩次后恢復了原值，但是不代表鏈表就沒有變化。
所以JAVA中提供了AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference來處理會發生ABA問題的場景，主要是在對象中額外再增加一個標記來標識對象是否有過變更。