CAS如何实现原子性与ABA问题_保证了原子操作就可以避免aba问题吗-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/As097/article/details/114003802

CAS（Compare and Swap）

CAS 全称是 compare and swap(比较并且交换)，是一种用于在多线程环境下实现同步功能的机制，其也是无锁优化，或者叫自旋，还有自适应自旋（说法不算准确，底层还是存在锁，后面会讲）。

由java到汇编来看CAS底层实现

//以AtomicInteger类的compareAndSet方法举例。

//其源码：
    //expect与旧值一致，则用update替换旧值
    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

问题：CAS是原子性的吗？从上面的compareAndSet方法为例，需要先与旧值比较，然后再替换旧值，那是不是代表是两个操作呢？

下面从源码开始分析：

1）compareAndSet源码调用unsafe.compareAndSwapInt：

//unsafe这个类大部分方法都是native，调用底层C的代码。
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

2）compareAndSwapInt在C++层面的源码：

在这里插入图片描述

其核心指令：Atomic::cmpxchg(x,addr,e),cmpxchg是compare和exchange缩写。

3）汇编实现：Atomic::cmpxchg(x,addr,e)
在这里插入图片描述

在汇编层面，在多线程中，比较与交换操作加了一把lock锁，锁住了比较与交换这两个操作，所以在这个过程中是原子性的。

4）多看一个指令，获取lock指令的方法:Lock_IF_MP

结论

因为CAS底层调用的汇编命令Atomic::cmpxchg，在多线程情况下，会加锁，所以确保了比较并交换操作的原子性。

ABA问题

简单来说，ABA问题就是某个线程在其他线程还未进行CAS操作时，修改了变量A值=B，然后又修改B=A，然后其他线程开始CAS操作，比较原先的值=A，所以正常执行。但其他线程不知道此时的A已经被转换成了B，又换回了A，相当于不知道A是个二手的，还以为是新货。
代码解释：

//以下假设有两个线程
Integer oldValue = 1;//线程1要修改oldValue=2
//此时线程2进来，将oldValue改值：1->0->1,
oldValue = 0;
oldValue = 1;
atomicInteger.compareAndSet(1,2);//线程1执行
//线程1不知道线程2改过这个值，因为这一条代码直接判断oldValue=1，
//是正确的，所以正常的执行oldValue=2.

如何解决？添加版本号：

为要修改的资源添加版本号，每修改一次，版本号+1，然后CAS操作时，校验这个版本号，版本号相同，才能进行CAS，否则失败。
为要修改的资源添加版本号，每修改一次，版本号+1，然后CAS操作时，校验这个版本号，版本号相同，才能进行CAS，否则失败。
例如上面的例子，为oldValue添加一个版本号version=1，当线程2修改1：（version=1）->0：（version=2）->1：（version=3）后，此时版本号应该version=3，而线程1执行CAS，就比较此时是否version=1，如果不等，那么不允许进行CAS操作。

更多文章可以光临我的博客：www.baidetu.cn