CAS 的 ABA 问题

本文主要是介绍CAS 的 ABA 问题，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、什么是 ABA 问题

ABA 的问题:

• 先读取 num 的值, 记录到 oldNum 变量中.
• 使⽤ CAS 判定当前 num 的值是否为 A, 如果为 A, 就修改成 Z.

线程 t1 的 CAS 是期望 num 不变就修改. 但是 num 的值已经被 t2 给改了. 只不过⼜改成 A 了. 这个时候 t1 究竟是否要更新 num 的值为 Z 呢?

 到这⼀步, t1 线程⽆法区分当前这个变量始终是 A, 还是经历了⼀个变化过程.

这就好⽐, 我们买⼀个⼿机, ⽆法判定这个⼿机是刚出⼚的新⼿机, 还是别⼈⽤旧了, ⼜翻新过的⼿机 

二、ABA 问题引来的 BUG  

正常的过程：

1. 存款 100. 线程1 获取到当前存款值为 100, 期望更新为 50; 线程2 获取到当前存款值为 100, 期望更新为 50.
2. 线程1 执⾏扣款成功, 存款被改成 50. 线程2 阻塞等待中.
3. 轮到线程2 执⾏了, 发现当前存款为 50, 和之前读到的 100 不相同, 执⾏失败.

异常的过程：

1. 存款 100. 线程1 获取到当前存款值为 100, 期望更新为 50; 线程2 获取到当前存款值为 100, 期望更新为 50.
2. 线程1 执⾏扣款成功, 存款被改成 50. 线程2 阻塞等待中.
3. 在线程2 执⾏之前, 滑稽的朋友正好给滑稽转账 50, 账⼾余额变成 100 !!
4. 轮到线程2 执⾏了, 发现当前存款为 100, 和之前读到的 100 相同, 再次执⾏扣款操作

这个时候, 扣款操作被执⾏了两次!!! 都是 ABA 问题搞的⻤!!  

三、解决方案

• 给要修改的值, 引⼊版本号. 在 CAS ⽐较数据当前值和旧值的同时, 也要⽐较版本号是否符合预期.
• CAS 操作在读取旧值的同时, 也要读取版本号. 真正修改的时候,

这就好⽐, 判定这个⼿机是否是翻新机, 那么就需要收集每个⼿机的数据, 第⼀次挂在电商⽹站上的⼿机记为版本1, 以后每次这个⼿机出现在电商⽹站上, 就把版本号进⾏递增. 这样如果买家不在意这是翻新机, 就买. 如果买家在意, 就可以直接略过.

对⽐理解上⾯的转账例⼦  

假设 滑稽⽼哥 有 100 存款. 滑稽想从 ATM 取 50 块钱. 取款机创建了两个线程, 并发的来执⾏ -50 操 作.

我们期望⼀个线程执⾏ -50 成功, 另⼀个线程 -50 失败.

为了解决 ABA 问题, 给余额搭配⼀个版本号, 初始设为 1.

1. 存款 100. 线程1 获取到 存款值为 100, 版本号为 1, 期望更新为 50; 线程2 获取到存款值为 100, 版本号为 1, 期望更新为 50.
2. 线程1 执⾏扣款成功, 存款被改成 50, 版本号改为2. 线程2 阻塞等待中.
3. 在线程2 执⾏之前, 滑稽的朋友正好给滑稽转账 50, 账⼾余额变成 100, 版本号变成3.
4. 轮到线程2 执⾏了, 发现当前存款为 100, 和之前读到的 100 相同, 但是当前版本号为 3, 之前读到的版本号为 1, 版本⼩于当前版本, 认为操作失败.

相关面试题

全称 Compare and swap, 即 "⽐较并交换". 相当于通过⼀个原⼦的操作, 同时完成 "读取内存, ⽐较是否相等, 修改内存" 这三个步骤. 本质上需要 CPU 指令的⽀撑.

给要修改的数据引⼊版本号. 在 CAS ⽐较数据当前值和旧值的同时, 也要⽐较版本号是否符合预期. 如果发现当前版本号和之前读到的版本号⼀致, 就真正执⾏修改操作, 并让版本号⾃增; 如果发现当前版本号⽐之前读到的版本号⼤, 就认为操作失败

这篇关于CAS 的 ABA 问题的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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