CAS的ABA问题有什么危害?

时间:2020-03-26
本文章向大家介绍CAS的ABA问题有什么危害?,主要包括CAS的ABA问题有什么危害?使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

CAS

CAS(CompareAndSet)是保证并发安全性的一条CPU底层原子指令,它的功能是判断某个值是否为预期值,如果是的话,就改为新值,在CAS过程中不会被中断。

compareAndSet 在JNI(Java Naive Interface)中实现,位于unsafe.cpp文件,关键的语句是 cmpxchg(x, addr, e),其中x指的是旧值,addr是要和oldValue一致的内存位置,而e是要变为的新值。执行该原子语句时,将oldValue和从addr取出的值进行比较,相等的话才设置addr位置的值为新值e。

ABA

但CAS存在一个ABA问题,举例来说,假设线程1和线程2拥有同一个引用p,p指向对象A。某个时刻,线程1想要利用CAS把p指向的对象换成C,此时被线程2中断,线程2将p指向的对象换成B后再换成A,然后线程1继续运行,发现p确实仍然指向对象A,因此执行CAS将A换成C。但线程1并不知道在它中断的这段时间内,p指向的引用经历了从A到B在到A的过程,这个bug就称为ABA问题。对于普通场景来说,ABA问题似乎不会造成什么危害,但我们来考虑下面这种场景。

ABA的危害

下面是一段伪代码,将就着看一下。场景是用链表来实现一个栈,初始化向栈中压入B、A两个元素,栈顶head指向A元素。

在某个时刻,线程1试图将栈顶换成B,但它获取栈顶的oldValue(为A)后,被线程2中断了。线程2依次将A、B弹出,然后压入C、D、A。然后换线程1继续运行,线程1执行compareAndSet发现head指向的元素确实与oldValue一致,都是A,所以就将head指向B了。但是,注意我标黄的那行代码,线程2在弹出B的时候,将B的next置为null了,因此在线程1将head指向B后,栈中只剩了一个孤零零的元素B。但按预期来说,栈中应该放的是B → A → D → C。

 

Node head;
head = B;
A.next = head;
head = A;


Thread thread1 = new Thread(
    ->{
          oldValue = head;
          sleep(3秒);
          compareAndSet(oldValue, B);

    }
);

Thread thread2 = new Thread(
    ->{
        // 弹出A
          newHead = head.next;
          head.next = null; //即A.next = null;
          head = newHead;
         // 弹出B
          newHead = head.next;
          head.next = null; // 即B.next = null;
          head = newHead; // 此时head为null
          
          // 压入C
          head = C;
          // 压入D
          D.next = head;
          head = D;
          // 压入A
          A.next = D;
          head = A;
          

    }
);

thread1.start();
thread2.start();

 

如有错误,敬请指正 >。<

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