CAS导致的ABA问题以及解决方案

CAS算法实现一个重要前提需要取出内存中某时刻的数据，而在下时刻比较并替换，那么在这个时间差类会导致数据的变化。

上篇文章讲到CAS会出现一个ABA问题。那什么是ABA问题呢？

官方一点的解释就是：当有多个线程对一个原子类进行操作的时候，某个线程在短时间内将原子类的值A修改为B，又马上将其修改为A，此时其他线程不感知，还是会修改成功。

代码案例：

  //线程操作资源，原子类ai的初始值为4
      static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(4);
      public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
        //利用CAS将ai的值改成5
            boolean b = ai.compareAndSet(4, 5);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"是否成功将ai的值修改为5："+b);
            //休眠一秒
            try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
            //利用CAS将ai的值改回4
            b = ai.compareAndSet(5,4);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"是否成功将ai的值修改为4："+b);
        },"A").start();
        new Thread(() -> {
            //模拟此线程执行较慢的情况
            try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
            //利用CAS将ai的值从4改为10
            boolean b = ai.compareAndSet(4, 10);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"是否成功将ai的值修改为10："+b);
        },"B").start();

        //等待其他线程完成，为什么是2，因为一个是main线程，一个是后台的GC线程
        while (Thread.activeCount() > 2) {
            Thread.yield();
        }
        
        System.out.println("ai最终的值为："+ai.get());
    }

执行结果：

可以看到，线程B最终是将ai的值修改成功了。

上面例子模拟的是A、B两个线程操作一个资源ai，A的执行速度比B的快，在B执行前，A就已经将ai的值改为5之后马上又把ai的值改回为4，但是B不感知，所以最后B就修改成功了。

比如有两个单身狗A、B，A在某个时间段内找到女朋友但是又分开了，但是没告诉B，此时B还是会在A是单身狗的情况下带A去打游戏。

ABA问题的解决方案？

数据库有个锁称为乐观锁，是一种基于数据版本实现数据同步的机制，每次修改一次数据，版本就会进行累加。

同样，Java也提供了相应的原子引用类AtomicStampedReference<V>

上图中的初始邮票就是版本号。

根据之前的代码改动的例子：

static AtomicStampedReference<Integer> ai = new AtomicStampedReference<>(4,0);
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            //四个参数分别是预估内存值，更新值，预估版本号，初始版本号
       //只有当预估内存值==实际内存值相等并且预估版本号==实际版本号，才会进行修改
            boolean b = ai.compareAndSet(4, 5,0,1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"是否成功将ai的值修改为5："+b);
            try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
            b = ai.compareAndSet(5,4,1,2);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"是否成功将ai的值修改为4："+b);
        },"A").start();
        new Thread(() -> {
            try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
            boolean b = ai.compareAndSet(4, 10,0,1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"是否成功将ai的值修改为10："+b);
        },"B").start();

        while (Thread.activeCount() > 2) {
            Thread.yield();
        }

        System.out.println("ai最终的值为："+asri.getReference());
    }

运行结果：

可以看到，最终B并没有成功修改ai的值