CAS（compare and swa）中的ABA问题及解决

CAS(compare and swap)

CAS是（compare and swap）的缩写，字面意思是比较交换。CAS锁通常也是实现乐观锁的一种机制，首先会给它一个期望值，用期望值与老值做比较，如果相等就用新传入的值进行修改。但是CAS通常有一个ABA问题，就是你把新值与老值做比较的时候，可能有其他线程已经修改过这个值了，只是后来最后值又被修改了回来，通常解决办法是用原子包装类的戳记引用的版本号机制，修改一次版本号也会发生自增，最后修改值的时候就会有期望值和期望版本号都得符合，不然修改失败。

ABA问题的复现及解决

package com.bilibili.juc.cas;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;

/**
 * CAS是CompareAndSwap的简称 ，期望值与老值比对，如果一致把新值覆盖，但是会有一个问题，就是别的线程把值修改后再次修改为了原来的值，所以就加入版本号机制，
 * 常用来实现乐观锁
 * AtomicStampedReference ：戳记引用， 在执行 CAS 操作时，不仅比较引用的值是否相同，还会比较一个标记值（Stamp）。只有当引用值和标记值都相同时，
 * 才会执行 CAS 操作。这样可以避免 ABA 问题，因为即使引用的值在过程中变化了，但如果标记值也变化了，CAS 操作就不会成功。
 */
public class ABADemo {
    static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100);
    static AtomicStampedReference<Integer> stampedReference = new AtomicStampedReference<>(100, 1);

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            int stamp = stampedReference.getStamp();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "首次版本号：" + stamp);

            //暂停500毫秒,保证后面的t4线程初始化拿到的版本号和我一样
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            stampedReference.compareAndSet(100, 101, stampedReference.getStamp(), stampedReference.getStamp() + 1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "2次流水号：" + stampedReference.getStamp());

            stampedReference.compareAndSet(101, 100, stampedReference.getStamp(), stampedReference.getStamp() + 1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "3次流水号：" + stampedReference.getStamp());

        }, "t3").start();

        new Thread(() -> {
            int stamp = stampedReference.getStamp();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "首次版本号：" + stamp);

            //暂停1秒钟线程,等待上面的t3线程，发生了ABA问题
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            boolean b = stampedReference.compareAndSet(100, 2022, stamp, stamp + 1);

            System.out.println("由于戳记标识被t3修改了，所以修改结果为：" + b + "值为：" + stampedReference.getReference() + ";戳记版本标识为：" + stampedReference.getStamp());

        }, "t4").start();

    }

    /**
     * 下面就是复现ABA问题
     */
    private static void abaHappen() {
        new Thread(() -> {
            atomicInteger.compareAndSet(100, 101);
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            atomicInteger.compareAndSet(101, 100);
        }, "t1").start();

        new Thread(() -> {
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(100, 2022) + "\t" + atomicInteger.get());
        }, "t2").start();
    }
}

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