CAS 与 ABA 问题

CAS

• CAS 全称 Compare-And-Swap，是一条 CPU 并发原语，意为比较并交换，是一种很重要的同步思想，如果主内存的值和期望值一样，那么则进行修改，否则一直重试，直到一致为止
  原语的执行必须是连续的，在过程中不允许被中断，也就是说 CAS 是一条 CPU 的原子指令，不会造成所谓的数据不一致性问题
  CAS 的功能就是判断内存某个位置的值是否为预期值，如果是则修改为新的值，这个过程是原子性的
• 缺点
  CAS 实际上是一种自旋锁，适用于并发量不高、线程竞争较少的情况，但是一旦线程冲突严重，循环时间太长，会给 CPU 带来很大的开销
  1. 一直循环，开销比较大
  2. 只能保证一个变量的原子操作，多个变量依然要加锁
  3. 引出了 ABA 问题

ABA 问题

• CAS 的循环过程存在一个时间差，而这个时间差有可能带来意想不到的问题
  例子
  有两个线程 A、B

  1. 一开始都从主内存中拷贝了原值：3
  2. A 线程执行到 var5 = this.getIntVolatile，即 var5 = 3，此时 A 线程挂起
  3. 线程 B 修改原值为 4，B 线程执行完毕
  4. B 线程觉得修改错了，重新修改值为 3
  5. A 线程被唤醒，执行 this.compareAndSwapInt()，发现这个时候主内存的值等于快照值 3（但不知道 B 线程修改过值），修改成功

  尽管线程 A CAS 操作成功，但不代表就没有问题，有的需求只注重头和尾（比如 CAS），只要首尾一致就接受，但是有的需求还注重过程，中间不能发生任何修改

• AtomicReference 原子引用
  AtomicInteger 对整数进行原子操作，而 AtomicReference 用于包装 POJO，使其操作原子化，本质是比较两个对象的地址是否相等

• AtomicStampsReference 和 ABA 问题的解决
  AtomicStampsReference 类维护了一个版本号（stamp），类似于乐观锁的意思
  在进行 CAS 操作时不仅要比较当前值，还要比较版本号，只有两者都相等，才进行更新操作