CAS ABA问题及解决方案示例

末蓝、 2022-10-22 05:29 24阅读 0赞

CAS ABA问题

ABA问题是CAS机制中出现的一个问题，他的描述是这样的。我们直接画一张图来演示，

![解决CAS机制中ABA问题的AtomicStampedReference详解][CAS_ABA_AtomicStampedReference]

什么意思呢？就是说一个线程把数据A变为了B，然后又重新变成了A。此时另外一个线程读取的时候，发现A没有变化，就误以为是原来的那个A。这就是有名的ABA问题。ABA问题会带来什么后果呢？我们举个例子。

> **一个小偷，把别人家的钱偷了之后又还了回来，还是原来的钱吗，你老婆出轨之后又回来，还是原来的老婆嘛？ABA问题也一样，如果不好好解决就会带来大量的问题。最常见的就是资金问题，也就是别人如果挪用了你的钱，在你发现之前又还了回来。但是别人却已经触犯了法律。**

如何去解决这个ABA问题呢，就是使用今天所说的AtomicStampedReference。

**问题解决**

我们先给出一个ABA的例子，对ABA问题进行场景重现。

package cas;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    
    /**
     * cas aba问题
     */
    public class AtomicTest {
        private static AtomicInteger index = new AtomicInteger(10);
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 判断cas是否成功
            System.out.println(index.compareAndSet(100,89));
    
            new Thread(() -> {
                index.compareAndSet(10, 11);
                index.compareAndSet(11, 10);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                        "：10->11->10");
            }, "张三").start();
    
            new Thread(() -> {
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    boolean isSuccess = index.compareAndSet(10, 12);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                            "：index是预期的10嘛，" + isSuccess
                            + "   设置的新值是：" + index.get());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "李四").start();
        }
    }

在上面的代码中，我们使用张三线程，对index10->11->10的变化，然后李四线程读取index观察是否有变化，并设置新值。运行一下看看结果：

![解决CAS机制中ABA问题的AtomicStampedReference详解][CAS_ABA_AtomicStampedReference 1]

这个案例重现了ABA的问题场景，下面我们看如何使用AtomicStampedReference解决这个问题的。

package cas;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
    
    /**
     * 使用版本号解决cas aba问题
     */
    public class AtomicTest2 {
    
        static AtomicStampedReference<Integer> stampRef
                = new AtomicStampedReference(10, 1);
    
        public static void main(String[] args) {
            new Thread(() -> {
                int stamp = stampRef.getStamp();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + " 第1次版本号： " + stamp);
                stampRef.compareAndSet(10, 11, stampRef.getStamp(), stampRef.getStamp() + 1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + " 第2次版本号： " + stampRef.getStamp());
                stampRef.compareAndSet(11, 10, stampRef.getStamp(), stampRef.getStamp() + 1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + " 第3次版本号： " + stampRef.getStamp());
            }, "张三").start();
    
            new Thread(() -> {
                try {
                    int stamp = stampRef.getStamp();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + " 第1次版本号： " + stamp);
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    boolean isSuccess = stampRef.compareAndSet(10, 12,
                            stamp, stamp + 1);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + " 修改是否成功： " + isSuccess + " 当前版本 ：" + stampRef.getStamp());
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + " 当前实际值： " + stampRef.getReference());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "李四").start();
        }
    }

这使用的是AtomicStampedReference的compareAndSet函数，这里有四个参数：

compareAndSet(V   expectedReference,   V   newReference, int expectedStamp,    int newStamp)。

（1）第一个参数expectedReference：表示预期值。

（2）第二个参数newReference：表示要更新的值。

（3）第三个参数expectedStamp：表示预期的时间戳。

（4）第四个参数newStamp：表示要更新的时间戳。

### 当预期值和版本号均一致时才能修改成功。 ###

[CAS_ABA_AtomicStampedReference]: /images/20221022/1671db0e92a648648f4bbb9ad6d24b9a.png
[CAS_ABA_AtomicStampedReference 1]: /images/20221022/62ffc067bc9e43f88300404c2f11657b.png