2、用户态和内核态

在现代操作系统中，CPU实际上都在两种截然不同的模式中花费时间
详见Microsoft官方解释

CPU保护模式

x86架构下CPU提供了四个保护环（protection rings）:0、1、2和3。通常只使用0环(内核)和3环(用户)

内核模式（Kernel Mode）

在内核模式下，执行代码可以完全且不受限制地访问底层硬件。它可以执行任何CPU指令和引用任何内存地址。内核模式通常为操作系统的最低级别、最受信任的功能保留。内核模式下的崩溃是灾难性的;他们会让整个电脑瘫痪

用户模式（User Mode）

在用户模式下，执行代码不能直接访问硬件或引用内存。在用户模式下运行的代码必须委托给系统api来访问硬件或内存。由于这种隔离提供的保护，用户模式下的崩溃总是可恢复的。在您的计算机上运行的大多数代码将在用户模式下执行

对比

windows系统用户模式和内核模式组件之间的通信：

用户态和内核态切换耗时原因

由于某些操作（park线程）可能危害操作系统的安全，因此在用户态需要执行类似操作时，会调用内核的方法，然后保存用户态的现场，所有的操作都移交内核执行，包含对不可信的用户操作的检查等等，内核执行完成之后，需要恢复调用之前的用户态现场，这个过程去掉正常函数执行的时间，大多数时间消耗在了用户现场的保存和恢复上，也就是类似上下文切换的操作
应用程序一般会在以下几种情况下切换到内核模式：
1． 系统调用。比如通过调用系统内容的park和unpark来阻塞线程等
2． 异常事件。当发生某些预先不可知的异常时，就会切换到内核态，以执行相关的异常事件
3． 设备中断。在使用外围设备时，如外围设备完成了用户请求，就会向CPU发送一个中断信号，此时，CPU就会暂停执行原本的下一条指令，转去处理中断事件。此时，如果原来在用户态，则自然就会切换到内核态
思考：CAS操作是否涉及到用户态到内核态的切换？
不会发生用户态到内核态的切换，因为CAS操作只是将多个操作指令以原子方式运行，对于cpu来说只是连续的执行打包好的指令，这个过程中不会涉及到系统调用，异常事件，设备中断等情况