Java CAS原子操作过程及ABA问题

目录

一.什么是CAS

二.流程

三.缺点

四.ABA 问题

五.解决ABA问题

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一.什么是CAS

CAS（Compare And Swap，比较并交换），通常指的是这样一种原子操作：针对一个变量，首先比较它的内存值与某个期望值是否相同，如果相同，就给它赋一个新值。

• CAS是一个不可分割的原子操作，并且其原子性是直接在硬件层面得到保障的。
• CAS是乐观锁的一种实现方式，Java原子类中的递增操作就通过CAS自旋实现的。
• CAS是一种无锁算法，在不使用锁（没有线程被阻塞）的情况下实现多线程之间的变量同步。

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二.流程

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三.缺点

CAS 虽然高效地解决了原子操作，但是还是存在一些缺陷的，主要表现在三个方面：

• 自旋 CAS 长时间地不成功，则会给 CPU 带来非常大的开销
• 只能保证一个共享变量原子操作
• ABA 问题

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四.ABA 问题

        CAS算法实现一个重要前提需要取出内存中某时刻的数据，而在下一时刻比较并替换，那么在这个时间差里数据可能会发生的变化。比如，当有多个线程对一个原子类进行操作的时候，某个线程在短时间内将原子类的值A修改为B，又马上将其修改为A，此时其他线程不感知，还是会修改成功。

五.解决ABA问题

        数据库有个锁称为乐观锁，是一种基于数据版本实现数据同步的机制，每次修改一次数据，版本就会进行累加。

        同样，Java也提供了相应的原子引用类AtomicStampedReference。

public class AtomicStampedReference {
    private static class Pair {
        final T reference;
        final int stamp;
        private Pair(T reference, int stamp) {
            this.reference = reference;
            this.stamp = stamp;
        }
        static  Pair of(T reference, int stamp) {//stamp参数
            return new Pair(reference, stamp);
        }
    }
    ...
}

        stamp是版本参数，在开发中每次修改变量时可以通过+1保证版本唯一性。这样就可以保证每次修改后的版本也会往上递增。这就解决了ABA问题。