ABA problem
多线程及多进程编程同步时可能出现的问题,如果一个值被P1读取两次,两次的值相同,据此判断该值没有被修改过,但该值可能在两次读取之间被P2修改为另外一个value,并在P1再次读取之前修改回了原值。P1被愚弄,认为该值一直没有改变过。
下面的事件序列会导致ABA问题
1.线程P1访问共享内存的value A。
2.P1被抢占,P2开始运行
3.P2读取共享内存的value A,把它变成B,在被抢占之前再次变成A
4. 线程P1再次执行,看到共享内存的A还是原值,继续执行
P1虽然继续执行,但P2隐含的修改可能导致P1的执行结果是错误的。
ABA的主要根源是访问了无锁的数据。
用例子来说明
/* Naive lock-free stack which suffers from ABA problem.*/
class Stack {
std::atomic<Obj*> top_ptr;
//
// Pops the top object and returns a pointer to it.
//
Obj* Pop() {
while(1) {
Obj* ret_ptr = top_ptr;
if (!ret_ptr) return std::nullptr;
// For simplicity, suppose that we can ensure that this dereference is safe
// (i.e., that no other thread has popped the stack in the meantime).
Obj* next_ptr = ret_ptr->next;
// If the top node is still ret, then assume no one has changed the stack.
// (That statement is not always true because of the ABA problem)
// Atomically replace top with next.
if (top_ptr.compare_exchange_weak(ret_ptr, next_ptr)) {
return ret_ptr;
}
// The stack has changed, start over.
}
}
//
// Pushes the object specified by obj_ptr to stack.
//
void Push(Obj* obj_ptr) {
while(1) {
Obj* next_ptr = top_ptr;
obj_ptr->next = next_ptr;
// If the top node is still next, then assume no one has changed the stack.
// (That statement is not always true because of the ABA problem)
// Atomically replace top with obj.
if (top_ptr.compare_exchange_weak(next_ptr, obj_ptr)) {
return;
}
// The stack has changed, start over.
}
}
};
栈的初始化序列是A->B->C
线程1开始执行POP
ret=A
next=B
线程1在执行compare_exchange_weak前被挂起
线程2开始执行
{ // Thread 2 runs pop:
ret = A;
next = B;
compare_exchange_weak(A, B) // Success, top = B
return A;
} // Now the stack is top → B → C
{ // Thread 2 runs pop again:
ret = B;
next = C;
compare_exchange_weak(B, C) // Success, top = C
return B;
} // Now the stack is top → C
delete B;
{ // Thread 2 now pushes A back onto the stack:
A->next = C;
compare_exchange_weak(C, A) // Success, top = A
}
这是栈是A->C,B已经被delete了。
线程2挂起,线程1继续执行。
compare_exchange_weak(A, B)
检查了A的值还是原值,执行动作,但B已经被释放了,就引发了未定义的行为,这种隐含的错误也非常难于调试。
本文内容引自维基百科
https://en.wikipedia.org/wiki/ABA_problem
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