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CAS如何解决ABA问题

什么是ABA:在CAS过程中,线程1、线程2分别从内存中拿到了当前值为A,同时线程2把当前值A改为B,随后又把B改回来变为A,此后线程1检查到当前值仍为A而导致执行cas成功,但这个过程却发生了ABA问题,现场资源可能和当初不一样了(线程2把当前值由A->B->A)

解决方法版本号机制,利用版本号标记线程1拿到的‘当前值’的版本,若线程2进行了A->B->A操作,则版本号会改变,那线程1再次拿到的‘当前值’的版本和第一次的肯定是不同的,从而判定cas失败;

java代码中AtomicStampedReference类的cas方法实现了版本号机制,可用它来解决ABA问题:

/**
* @Description 测试解决CAS中的ABA问题
* @Author afei
* @date:2021/6/27
*/
public class AtomicStampedReferenceTest {
//AtomicInteger和AtomicStampedReference的初始值都为100,但AtomicStampedReference带了版本号0
private static AtomicInteger atomicInt = new AtomicInteger(100);
private static AtomicStampedReference atomicStampedRef = new AtomicStampedReference(100, 0);
public static void main(String[] args) {
//用AtomicInteger会产生ABA问题
aba1();
//用AtomicStampedReference解决cas过程中的ABA问题
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改变100->101->100,compareAndSet的参数:期待的值,新值
atomicInt.compareAndSet(100, 101);
atomicInt.compareAndSet(101, 100);
}
});
t1.start();
t2.start();
try {
//t1,t2执行完,主线程才能继续执行
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中四个参数分别为:期待的值,新值,期待的版本号,新的版本号
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改变100->101->100,compareAndSet中四个参数分别为:期待的值,新值,期待的版本号,新的版本号
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类实现线程安全,AtomicInteger封装了一个【volatile int value】属性,它可以对这个属性进行许多原子性操作,这些原子性操作大多是基于cas原理,而在cas中,AtomicInteger使用的是一个叫Unsafe的类中的方法,Unsafe可以提供一些底层操作,也就是CPU特定的指令集,进而避免了并发问题(Unsafe是一个很危险的类,它可以做一些和内存相关的操作)

OK,如果文章哪里有错误或不足,欢迎各位留言。

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