CAS机制（compare and swap）及ABA问题

怼烎@ 2021-09-28 14:12 389阅读 0赞

# 一 、CAS（compare and swap）机制 #

java中通过循环CAS的方式来实现原子操作

1.  **CAS的具体概述**：  
    CAS有3个操作数：内存值V，旧的预期值A，要修改的值B，  
    当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值的内容修改为B，否则什么也不做
2.  **CAS分为两步操作**：  
    1.读取内存V的值为A(预期值)  
    2.当A和内存值V相同时，将内存值的内容修改为B，否则循环第一步
3.  **CAS缺点**：
    
    1.  自旋时间长,开销大
    2.  只能保证一个共享变量的原子操作
    3.  会产生ABA问题

# 二、ABA问题 #

1.  **问题阐述**：  
    线程1：A->B(A修改成B)  
    线程2：A->C->A  
    线程一判断预期值和内存值是否相等，在还没有修改的时候，  
    线程二将A修改成C，再修改成A，这时线程一再次判断预期和内存是否相等，  
    此时虽然都是A，CAS成功，但是是被修改过的A
2.  **图解**：  
    ![在这里插入图片描述][20190611095508211.png]  
    现有一个单链表实现的栈，栈顶为A，此时线程T1已经知道A.next=B，然后希望用CAS将栈顶替换为B
    
        head.compareAndSet（A,B）；
    
    但是在T1替换之前，线程T2介入，将A和B出栈，在push D.C.A，此时堆栈的结构如下图。而对象B处于游离状态  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMzg0MzUx_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
    此时线程T1执行CAS操作，检测发现栈顶仍然是A，所以CAS成功，将栈顶换为B，但是实际上真正的B，它的next域为null。所以此时变成了  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMzg0MzUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
    堆栈中只有B一个元素，C和D组成的链表不再属于堆栈，这时候就容易造成内容确缺失。
3.  **怎样解决ABA问题？**  
    添加版本号，每进行一次数据操作，版本号+1，在数据操作之前，先检测版本号是否和原来的一致，就能检测到数据是否被修改过。

[20190611095508211.png]: /images/20210923/4356b249faf94d959740d6ff86fb6498.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMzg0MzUx_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20210923/e68510e589ae4ff5b3fc3ad89afaf9d2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMzg0MzUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20210923/16fc8f217f744fa59d909d8c568baf9d.png