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  • CAS的缺点--ABA问题

    AtomicStampedReference是一个带有时间戳的对象引用,能很好的解决CAS机制中的ABA问题,这篇文章将通过案例对其介绍分析。

    一、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,

    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,还是原来的老婆吗?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。

    二、AtomicStampedReference

    1、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。

    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:

    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。

    上面的代码我们再来分析一下,我们会发现AtomicStampedReference里面增加了一个时间戳,也就是说每一次修改只需要设置不同的版本好即可。我们先运行一边看看:

    这里使用的是AtomicStampedReference的compareAndSet函数,这里面有四个参数:

    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。

    这个compareAndSet方法到底是如何实现的,我们深入到源码中看看。

    2、源码分析

    刚刚这四个参数的意思已经说了,我们主要关注的就是实现,首先我们看到的就是这个Pair,因此想要弄清楚,我们再看看这个Pair是什么,

    在这里我们会发现Pair里面只是保存了值reference和时间戳stamp。

    在compareAndSet方法中最后还调用了casPair方法,从名字就可以看到,主要是使用CAS机制更新新的值reference和时间戳stamp。我们可以进入这个方法中看看。

    三、总结

    其实除了AtomicStampedReference类,还有一个原子类也可以解决,就是AtomicMarkableReference,它不是维护一个版本号,而是维护一个boolean类型的标记,用法没有AtomicStampedReference灵活。因此也只是在特定的场景下使用。

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