ABA 问题

CAS 导致 ABA 问题
CAS 算法实现了一个重要的前提，需要取出内存中某时刻的数据，并在当下时刻比较并替换，那么这个时间差会导致数据的变化。

比如说一个线程 one 从内存位置 V 中取出A，这时候另外一个线程 two 也从内存中取出 A，并且线程 two进行了一些操作将值变成了B，然后线程 two 又将 V 位置的数据变成 A，这时候线程 one 进行CAS操作发现内存中仍然是 A，然后线程 one 操作成功 。尽管线程 one 的 CAS 操作成功，但是不代表这个过程就是没有问题的

原子引用

原子引用其实和原子包装类是差不多的概念，就是将一个 java 类，用原子引用类进行包装起来，那么这个类就具备了原子性 。

@Data
@ToString
class User {
    String userName;
    int age;
}
public class AtomicReferenceDemo {

    public static void main(String[] args) {

        User z3 = new User("z3", 22);

        User l4 = new User("l4", 25);

        // 创建原子引用包装类
        AtomicReference<User> atomicReference = new AtomicReference<>();

        // 现在主物理内存的共享变量为z3
        atomicReference.set(z3);

        // 比较并交换，如果现在主物理内存的值为z3，那么交换成l4
        System.out.println(atomicReference.compareAndSet(z3, l4) + "\t " + atomicReference.get().toString());

        // 比较并交换，现在主物理内存的值是l4了，但是预期为z3，因此交换失败
        System.out.println(atomicReference.compareAndSet(z3, l4) + "\t " + atomicReference.get().toString());
    }
}

基于原子引用的 ABA 问题

我们首先创建了两个线程，然后 T1 线程，执行一次 ABA 的操作，T2 线程在一秒后修改主内存的值

public class ABADemo {

    /**
     * 普通的原子引用包装类
     */
    static AtomicReference<Integer> atomicReference = new AtomicReference<>(100);

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(() -> {
            // 把100 改成 101 然后在改成100，也就是ABA
            atomicReference.compareAndSet(100, 101);
            atomicReference.compareAndSet(101, 100);
        }, "t1").start();

        new Thread(() -> {
            try {
                // 睡眠一秒，保证t1线程，完成了ABA操作
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 把100 改成 101 然后在改成100，也就是ABA
            System.out.println(atomicReference.compareAndSet(100, 2019) + "\t" + atomicReference.get());

        }, "t2").start();
    }
}

运行后成功的修改了，这就是 ABA 问题

解决 ABA 问题
在java的并发包下，有AtomicStampedReference这个类，可以解决ABA问题。其原理其实就是新增一种机制，修改增加版本号，类似于时间戳 的概念

T1： 100 1 2019 2

T2： 100 1 101 2 100 3

如果 T1 修改的时候，版本号为 2，落后于现在的版本号 3，所以要重新获取最新值，这里就提出了一个使用时间戳版本号，来解决 ABA 问题的思路 。

AtomicStampedReference
时间戳原子引用，来这里应用于版本号的更新，也就是每次更新的时候，需要比较期望值和当前值，以及期望版本号和当前版本号 。

public class ABADemo {

    /**
     * 普通的原子引用包装类
     */
    static AtomicReference<Integer> atomicReference = new AtomicReference<>(100);

    // 传递两个值，一个是初始值，一个是初始版本号
    static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(100, 1);

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("============以下是ABA问题的产生==========");

        new Thread(() -> {
            // 把100 改成 101 然后在改成100，也就是ABA
            atomicReference.compareAndSet(100, 101);
            atomicReference.compareAndSet(101, 100);
        }, "t1").start();

        new Thread(() -> {
            try {
                // 睡眠一秒，保证t1线程，完成了ABA操作
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 把100 改成 101 然后在改成100，也就是ABA
            System.out.println(atomicReference.compareAndSet(100, 2019) + "\t" + atomicReference.get());

        }, "t2").start();

        System.out.println("============以下是ABA问题的解决==========");

        new Thread(() -> {

            // 获取版本号
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 第一次版本号" + stamp);

            // 暂停t3一秒钟
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            // 传入4个值，期望值，更新值，期望版本号，更新版本号
            atomicStampedReference.compareAndSet(100, 101, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp()+1);

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 第二次版本号" + atomicStampedReference.getStamp());

            atomicStampedReference.compareAndSet(101, 100, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp()+1);

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 第三次版本号" + atomicStampedReference.getStamp());

        }, "t3").start();

        new Thread(() -> {

            // 获取版本号
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 第一次版本号" + stamp);

            // 暂停t4 3秒钟，保证t3线程也进行一次ABA问题
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            boolean result = atomicStampedReference.compareAndSet(100, 2019, stamp, stamp+1);

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 修改成功否：" + result + "\t 当前最新实际版本号：" + atomicStampedReference.getStamp());

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 当前实际最新值" + atomicStampedReference.getReference());

        }, "t4").start();

    }
}

我们能够发现，线程 t3，在进行 ABA 操作后，版本号变更成了 3，而线程 t4 在进行操作的时候，就出现操作失败了，因为版本号和当初拿到的不一样 。