CAS(Compare And Swap)导致的ABA问题

问题描述

多线程情况下,每个线程使用CAS操作欲将数据A修改成B,当然我们只希望只有一个线程能够正确的修改数据,并且只修改一次。当并发的时候,其中一个线程已经将A成功的改成了B,但是在线程并发调度过程中尚未被调度,在这个期间,另外一个线程(不在并发中的请求线程)将B又修改成了A,那么原来并发中的线程又可以通过CAS操作将A改成B

测试用例:

public class AbaPro {

    private static final Random RANDOM = new Random();
private static final String B = "B";
private static final String A = "A";
public static final AtomicReference<String> ATOMIC_REFERENCE = new AtomicReference<>(A); public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final CountDownLatch startLatch = new CountDownLatch(1); Thread[] threads = new Thread[20];
for (int i=0; i < 20; i++){
threads[i] = new Thread(){
@Override
public void run() {
String oldValue = ATOMIC_REFERENCE.get();
try {
startLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
Thread.sleep(RANDOM.nextInt()&500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} if (ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet(oldValue, B )){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " 已经对原始值进行了修改,此时值为: "+ ATOMIC_REFERENCE.get());
}
}
};
threads[i].start();
} startLatch.countDown();
Thread.sleep(200); new Thread(){ @Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(RANDOM.nextInt() & 200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
String oldVal = ATOMIC_REFERENCE.get();
while (!ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet(ATOMIC_REFERENCE.get(), A));
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" 已经将值 "+oldVal+" 修改成原始值: A");
} }.start();
} }

结果:

Thread-12 已经对原始值进行了修改,此时值为: B
Thread-20 已经将值 B 修改成原始值: A
Thread-14 已经对原始值进行了修改,此时值为: B

可以看到并发中的线程Thread-12已经成功的将A修改成B,其他线程Thread-20在某一时刻将B修改成A,而并发中的线程Thread-14又能再次成功的将A修改成B,虽然最终结果是B,但是中途经历了一次被修改的过程,在某些情况下是致使的

解决方案

java中提供了AtomicStampedReference来解决这个问题,它是基于版本或者是一种状态,在修改的过程中不仅对比值,也同时会对比版本号

public class AabProResolve {

    private static final Random RANDOM = new Random();
private static final String B = "B";
private static final String A = "A"; private static final AtomicStampedReference<String> ATOMIC_STAMPED_REFERENCE = new AtomicStampedReference<>(A,0); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final CountDownLatch startLatch = new CountDownLatch(1);
Thread[] threads = new Thread[20]; for (int i=0; i < 20; i++){
threads[i] = new Thread(){ @Override
public void run() {
String oldValue = ATOMIC_STAMPED_REFERENCE.getReference();
int stamp = ATOMIC_STAMPED_REFERENCE.getStamp(); try {
startLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
Thread.sleep(RANDOM.nextInt() & 500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (ATOMIC_STAMPED_REFERENCE.compareAndSet(oldValue, B, stamp, stamp+1)){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " 已经对原始值: "+oldValue+" 进行了修改,此时值为: "+ ATOMIC_STAMPED_REFERENCE.getReference());
}
}
};
threads[i].start();
}
Thread.sleep(200);
startLatch.countDown(); new Thread(){
@Override
public void run() { try {
Thread.sleep(RANDOM.nextInt() & 200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
int stamp = ATOMIC_STAMPED_REFERENCE.getStamp();
String oldVal = ATOMIC_STAMPED_REFERENCE.getReference();
while (!ATOMIC_STAMPED_REFERENCE.compareAndSet(
B,
A,stamp, stamp+1)){
stamp = ATOMIC_STAMPED_REFERENCE.getStamp();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" 已经将值 "+oldVal+" 修改成原始值: A"); }
}.start(); } }

结果:

Thread-1 已经对原始值: A 进行了修改,此时值为: B
Thread-20 已经将值 B 修改成原始值: A

可以看到并发期间的线程只有Thread-1对A进行了修改,保证了只有一个线程对数据的修改,短暂的并发时间之后的其他线程Thread-20对其修改自然也就没有影响、

优化方案,可以参考:

https://blog.csdn.net/wufaliang003/article/details/78797203

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