Два потока одновременно вызывают incrementAndGet() у одного AtomicInteger. Что при этом происходит внутри и почему ни один инкремент не теряется?

Начни с механизма: incrementAndGet не блокирует ничего, а крутит CAS-цикл. Поток читает текущее значение (пусть 5), вычисляет новое (6) и вызывает аппаратную инструкцию compare-and-swap: «если в памяти всё ещё 5 — положи 6, иначе не трогай». Инструкция атомарна на уровне процессора, поэтому из двух потоков успевает ровно один; проигравший видит, что CAS не прошёл, перечитывает уже 6, вычисляет 7 и повторяет попытку. Ни один инкремент не теряется именно потому, что запись условная — она привязана к тому значению, которое поток видел. Дальше назови свойство: это lock-free — поток не засыпает на мониторе, deadlock невозможен, но и гарантии для конкретного потока нет, он может проигрывать гонку несколько раз подряд. Закончи ценой: при сильной конкуренции цикл повторов и «пинг-понг» кэш-линии между ядрами делают один общий счётчик узким местом — тогда берут LongAdder, который разносит счёт по ячейкам. И упомяни ABA: CAS сравнивает значение, а не историю, поэтому A→B→A он не заметит; где это важно, нужен AtomicStampedReference.