CAS的执行流程?
CAS比较比替换的大致流程是这样的:
- 首先它有三个参数 : V 内存值 A 预期的旧值 B 新值
- 比较V的值与A的值是否相等
- 如果相等的话,则将V的值替换成B,否则就提示修改失败。
一般正常情况的话就是没有其他线程修改内存值:
特殊情况就是会有其他线程干扰修改值:
CAS中的ABA问题?
什么是ABA问题呢?对于上图中的有其他线程修改内存的情况,当线程1在执行CAS之前,如果有两个线程过来修改内存中的值:线程2将原来的值给修改了,线程3又把内存的值给改回来了,这个时候线程1再去执行CAS就会出现问题,这个问题就是ABA问题。
【举个生活中的例子】
比如说张三原来账上有200元,此时张三需要给李四转100元,如果在转账的时候不小心点了两次提交,那么就会执行两次CAS。
【1】正常情况下,没有其他人给我转账的时候
第一次CAS:
- A 旧值 200
- B 新值 100
- V 内存值 200
- 比较V和A的值
- 相等 张三 -100 李四+100
- 扣款成功
第二次CAS:
- A 旧值 200
- B 新值 100
- V 内存值 100
- 比较V和A的值
- 不相等 不进行扣款操作
- 扣款失败 张三余额 100 元
【2】 ABA情况,转账途中有第三方介入
第一次CAS:
- A 旧值 200
- B 新值 100
- V 内存值 200
- 比较V和A的值
- 相等 张三 -100 李四+100
- 扣款成功(张三余额100)
在第二次CAS之前,此时张三的哥们刚好还了张三100元,此时V内存值被改成了200,此时张三的余额又变成了200
第二次CAS:
- A 旧值 200
- B 新值 100
- V 内存值 200
- 比较V和A的值
- 相等 张三 -100 李四+100
- 扣款成功(张三余额100)
上述第三方介入情况,原本张三在转账100元之后,账户理应还剩200元,最终只剩100元,这就是CAS中的ABA问题。
如何解决CAS中的ABA问题?
常见的办法是引入版本号(version)
就在上述的例子上,给每个线程加上新的版本号:
① 线程一(张三):获取原内存值 200_version_1 ,比较 V 和 A,相等,扣款成功,然后将内存值修改为 100_version_2。
② 线程三(王五):获取原内存值 100_version_2,比较 V 和 A,相等,转账成功,然后将内存值修改为 200_version_3。
③ 线程二(张三):获取原内存值 200_version_3,比较 V 和 A(200_version_1),不相等,扣款失败,退出修改。
此时张三账户上余额为 200,这才是合理的。
CAS在Java中的实现类有哪些?
Java 中提供的 AtomicXXX 类,都是 CAS 的具体实现。例如:AtomicInteger,AtomicLong 等等。
【面试问题】
① 此时面试官可能会问:Java 提供的 AtomicInteger 是否存在 ABA 问题 ??
答案是存在!!因为 AtomicInteger 没有引入版本号。
② 面试官接着问:那如何解决 AtomicInteger 的 ABA 问题 ??
使用 Atomic 家族的 AtomicStampedReference 类,它在使用的时候,必须指定一个版本号,并且它的对象在调用 CAS 的方法时,它需要设置 4 个参数,分别是:
- 旧值 A
- 新值 B
- 当前版本
- 执行修改后的版本号
所以使用这个类可以解决 ABA 问题。
AtomicStampedReference<Integer> as = new AtomicStampedReference<>(100,1);
as.compareAndSet(200,100,1,2); // 旧值,新值,当前版本号,修改后的版本号