CAS如何解決ABA問題

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CAS如何解決ABA問題

什么是ABA：在CAS過程中，線程1、線程2分別從內存中拿到了當前值為A，同時線程2把當前值A改為B，隨后又把B改回來變為A，此后線程1檢查到當前值仍為A而導致執行cas成功，但這個過程卻發生了ABA問題，現場資源可能和當初不一樣了(線程2把當前值由A->B->A)

解決方法：版本號機制，利用版本號標記線程1拿到的‘當前值’的版本，若線程2進行了A->B->A操作，則版本號會改變，那線程1再次拿到的‘當前值’的版本和第一次的肯定是不同的，從而判定cas失敗；

java代碼中AtomicStampedReference類的cas方法實現了版本號機制，可用它來解決ABA問題：

/**
 * @Description 測試解決CAS中的ABA問題
 * @Author afei
 * @date:2021/6/27
 */
public class AtomicStampedReferenceTest {
    //AtomicInteger和AtomicStampedReference的初始值都為100，但AtomicStampedReference帶了版本號0
    private static AtomicInteger atomicInt = new AtomicInteger(100);
    private static AtomicStampedReference atomicStampedRef = new AtomicStampedReference(100, 0);
    public static void main(String[] args) {
        //用AtomicInteger會產生ABA問題
        aba1();
        //用AtomicStampedReference解決cas過程中的ABA問題
        aba2();
 }

 public static void aba1(){
     Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
         @Override
         public void run() {
             boolean c3 = atomicInt.compareAndSet(100, 101);
             System.out.println(c3); // true
         }
     });
     Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
         @Override
         public void run() {
             //t2改變100->101->100,compareAndSet的參數：期待的值，新值
             atomicInt.compareAndSet(100, 101);
             atomicInt.compareAndSet(101, 100);
         }
     });
     t1.start();
     t2.start();
     try {
         //t1,t2執行完，主線程才能繼續執行
         t1.join();
         t2.join();
     } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
     }
 }
  public static void aba2(){
      Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
              int stamp = atomicStampedRef.getStamp();
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
              } catch (InterruptedException e) {
              }
              //compareAndSet中四個參數分別為：期待的值，新值，期待的版本號，新的版本號
              boolean c3 = atomicStampedRef.compareAndSet(100, 101, stamp, stamp + 1);
              System.out.println(c3); // false
          }
      });
      Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
          @Override
          public void run(){
              try {
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
              } catch (InterruptedException e) {
              }
              //t2改變100->101->100，compareAndSet中四個參數分別為：期待的值，新值，期待的版本號，新的版本號
              atomicStampedRef.compareAndSet(100, 101, atomicStampedRef.getStamp(), atomicStampedRef.getStamp() + 1);
              atomicStampedRef.compareAndSet(101, 100, atomicStampedRef.getStamp(), atomicStampedRef.getStamp() + 1);
          }
      });
      t1.start();
      t2.start();
  }
}

AtomicInteger的原理

Java可以利用Syschronized、ReentrantLock、AtomicInteger類實現線程安全，AtomicInteger封裝了一個【volatile int value】屬性，它可以對這個屬性進行許多原子性操作，這些原子性操作大多是基於cas原理，而在cas中，AtomicInteger使用的是一個叫Unsafe的類中的方法，Unsafe可以提供一些底層操作，也就是CPU特定的指令集，進而避免了並發問題（Unsafe是一個很危險的類，它可以做一些和內存相關的操作）

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