CAS操作ABA问题发生的场景

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#内存 #CAS-ABA

本文探讨了CAS操作可能存在的问题，特别是在并发环境下可能导致的误判现象。通过两个具体案例，阐述了即使目标值未发生变化也可能导致错误更新的情况，并提出了通过引入版本号来规避这些问题的方法。

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最开始看一些资料，提到了CAS操作存在问题，就是在CAS之前A变成B又变回A，CAS还是能够设置成功的，开始十分的费解，怎么可能呢，A变回了A就应该能够CAS成功啊，为什么会不成功呢？

于是去查了一些资料，其中提到了两种情况：
第一种，A最开始的内存地址是X，然后失效了，有分配了B，恰好内存地址是X，这时候通过CAS操作，却设置成功了。这种情况在带有GC的语言中，这种情况是不可能发生的，为什么呢？拿JAVA举例，在执行CAS操作时，A，B对象肯定生命周期内，GC不可能将其释放，那么A指向的内存是不会被释放的，B也就不可能分配到与A相同的内存地址，CAS失败。若在无GC的，A对象已经被释放了，那么B被分配了A的内存，CAS成功。

第二种，一个链表A-B-C，线程1准备将链表头结点换成B，执行CAS操作head.compareAndSet(A,B); 在执行该语句之前，线程2介入，并通过CAS操作将
head.compareAndSet(B,C); 此时链表为A-C，B节点被拿出了此时切回线程1，线程1发现，A没有发生改变还是A，则将A换成了B，此时B-next为null，节点C也被无辜删除了。总结来说就是：链表的改变没有在head上反映出来，head没有改变，但是链表却改变了。

解决方案：在CAS操作时，带上版本号，没修改一次，版本号+1，不但比较对象是否相等，还要比较版本号是否一致。
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CAS下ABA问题及优化方案
uuuyy_的博客
11-30 301
一、并发业务场景 库存业务，stock(sid, num)，其中： sid为库存id num为库存值 如上图所示，两个并发的查询库存操作，同时从数据库都得到了库存是5。 接下来用户发生了并发的库存扣减动作： 如上图所示： 用户1购买了3个库存，于是库存要设置为2 用户2购买了2个库存，于是库存要设置为3 这两个设置库存的接口并发执行，库存会先变成2，再变成3，导致数据不一致（实际卖出了5件商品，但库存只扣减了2，最后一次设置库存会覆盖和掩盖前一次并发操作
多线程(CAS, ABA问题, Runnable & Callable & 僵尸线程 & 孤儿进程)
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03-21 604
假设存在两个线程 t1 和 t2, 存在共享变量为 num, 初始值为 A.接下来,线程 t1想使用 CAS 把num值改成Z, 那么就需要先读取num的值, 记录到oldNum变量中使用 CAS 判定num的值是否等于oldNum, 如果相等, 那么将Z写入num那么如果在这两个步骤之间,t2线程对num进行了操作, 把num的值从A改成了B, 又从B改成了A对于线程 t1来说,A->B->A的变换不可见, 但是仍会进行第二步操作, 即, 这就是ABA问题: CAS 的误判。
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Java中的CAS与ABA
moonNife的专栏
06-15 499
《Java中CAS机制、ABA问题及Android应用解析》摘要： 本文通过图书馆占座类比通俗讲解CAS（CompareAndSwap）原理，即通过CPU指令实现原子性值替换。针对CAS可能出现的ABA问题（数据隐形篡改），提出用版本号（AtomicStampedReference）解决方案。在Android开发中，CAS常用于全局计数器（无锁性能优化）、状态标记（轻量同步）和ViewHolder复用（防ABA）。注意事项包括避免主线程自旋导致ANR，推荐优先使用原子类替代锁。总结指出CAS是并发编程基石，
CAS中的ABA问题
weixin_42671172的博客
09-01 8088
ABA问题是CAS机制中出现的一个问题，这里先说明一下CAS和原子操作： CAS：Compare And Swap，比较并交换。是java.util.concurrent包实现的区别于同步锁synchronized同步锁的一种乐观锁。CAS有三个操作数，内存值V，预期值A，要修改的值B，当且仅当内存值V与预期值A相等时，将内存值V修改为B，否则什么也不做。 原子操作：“原子”代表最小的执行单位，该操作在执行完毕前不会被任何其他任务或者事件打断。 AtomicInteger类的compareAndSet通过原
【多线程】CAS、ABA问题详解
Yeeear的博客
08-12 1998
CAS问题以及ABA问题详解，以及相关面试题
CAS场景及解决ABA问题
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09-23 407
CAS场景及例子 假如你往地上仍1万块钱，是不是一定会丢呢？这要看情况了，如果是在人来人往的都市，可以说肯定会丢的。如果你跑到无人区扔地上，可以说肯定不会丢。 可以看到，都是把东西无保护的放到公共区域里，结果却相差很大。这说明安全问题还和公共区域的环境状况有关系。 比如我把数据放到公共区域的堆内存中，但是始终都只会有1个线程，也就是单线程模型，那这数据肯定是安全的。 再者说，2个线程操作同一个数据和200个线程操作同一个数据，这个数据的安全概率是完全不一样的。肯定线程越多数据不安全的概率越大，线程越少数据不
Java CAS 和ABA问题
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08-01
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CAS ABA问题及解决方案示例
04-04 898
CAS ABA问题 ABA问题是CAS机制中出现的一个问题，他的描述是这样的。我们直接画一张图来演示， 什么意思呢？就是说一个线程把数据A变为了B，然后又重新变成了A。此时另外一个线程读取的时候，发现A没有变化，就误以为是原来的那个A。这就是有名的ABA问题。ABA问题会带来什么后果呢？我们举个例子。 一个小偷，把别人家的钱偷了之后又还了回来，还是原来的钱吗，你老婆出轨之后又回来，还是原来的老婆嘛？ABA问题也一样，如果不好好解决就会带来大量的问题。最常见的就是资金问题，也就是别人如果挪用了你的
【多线程】CAS的应用 | CAS的概念 | 实现原子类 | 实现自旋锁 | ABA问题
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04-21 1052
Compare and swap 比较并交换。比较交换的是 内存 和 寄存器比如此时有一个内存 : M。还有两个寄存器A,B​ CAS ( M , A , B ) :如果M和A的值相同的话，就把M和B的值进行交换(交换的目的是为了把B赋值给M,M = B)，同时整个操作返回 true。如果M和A的值不同的话，无事发生，同时整个操作返回false。//伪代码：CAS其实是一个CPU指令，一个CPU指令，就可以完成上述比较交换的逻辑。单个的CPU指令是原子的。
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主要介绍了浅谈Java中ABA问题及避免，具有一定借鉴价值,需要的朋友可以参考下
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08-04 752
是（比较并交换）的缩写，是一种，主要用于实现多线程环境下的无锁算法和数据结构，保证了并发安全性。它可以在（如synchronized、Lock）的情况下，对共享数据进行线程安全的操作。CAS操作主要有三个参数：要更新的内存位置、期望的值和新值。
CAS介绍
suncat的博客
10-09 487
CAS是英文单词Compare And Swap的缩写，翻译过来就是比较并替换。 CAS机制当中使用了3个基本操作数：内存地址V，旧的预期值A，要修改的新值B。 更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B。 例子： 在内存地址V当中，存储着值为10的变量。 2.此时线程1想要把变量的值增加1。对线程1来说，旧的预期值A=10...
java的cas aba问题_CAS的ABA问题及解决方案
weixin_29343153的博客
02-25 315
问题说明：ABA问题是CAS的两个线程在处理某个数据的时候，当t1线程的执行时间较长，比如时间在10秒钟，t2线程的执行时间在2秒钟。在t1还没执行完成的过程中，t2线程将值从100改成101，然后t2再次将值101改成了100，此时，t1线程并不知道t2线程干了什么猫腻。t1线程再次去将100修改成2020是可以成功的，但是数值本身是被修改过的，不应该修改成功，所以这里就是出现了ABA问题解决方...
ABA问题基础及解决
liaozhongmin_net
09-28 5713
一.ABA问题的产生
ABA问题及其解决方法
zhouxukun123的专栏
01-31 7659
一、ABA问题的产生 CAS 在修改变量值时，会先检查该变量的值是否和预期值一致，若一致则修改，引发的ABA问题的情况是：如一个变量初始值为A，被另外一个线程修改成B，再由B修改为A，此时使用CAS进行操作就检查不出变量的变化轨迹，并对该变量修改，这就是ABA问题，其前提条件是“节点可以被循环使用”。 下面通过例子来模拟ABA问题： public class Node { public f...
什么是 ABA 问题及其解决方案？
常备不懈
03-04 925
在计算机科学和多线程编程中，**ABA 问题**是一个经典的并发问题，主要出现在使用无锁数据结构或算法时，特别是在 CAS（Compare-And-Swap）操作中。它的出现可能导致程序逻辑错误，尽管从表面上看操作是成功的。以下将详细解释 ABA 问题的成因及其解决方案。
CAS操作如何处理ABA问题？
03-13
<think>好的，用户想了解如何通过CAS操作解决ABA问题。首先，我需要回忆一下CAS的基本概念和ABA问题的定义。CAS是Compare-And-Swap的缩写，是一种无锁编程中常用的原子操作，用于实现多线程环境下的数据同步。ABA问题指的是一个值从A变成B，又变回A，这时候CAS操作会误认为没有变化，导致潜在的错误。 接下来，我需要结合用户提供的引用内容，特别是引用[1]和[3]提到了CAS存在的ABA问题，以及可能的解决方案。用户提供的引用中提到需要权衡和选择解决方案，所以应该列举不同的方法，并说明它们的适用场景。 首先，版本号或标记位的方法，这是比较常见的解决方案。例如，Java中的AtomicStampedReference就是通过添加版本号来解决ABA问题。需要详细说明其原理，比如每次更新不仅比较值，还比较版本号，这样即使值相同，版本号不同也会失败。 其次，使用中间状态。比如，当某个对象被修改后，暂时标记为不可用，避免其他线程进行误操作。这种方法可能在数据结构中应用较多，比如链表中的节点标记删除。 另外，用户可能想知道其他可能的解决方案，比如使用互斥锁，但这样会牺牲性能，所以可能不是最优解。不过需要提到虽然CAS是无锁的，但在某些情况下，结合锁或者其他机制可能更合适。 然后，用户可能关心这些解决方案的实际应用，比如在Java中的具体类，或者在实际项目中的案例。结合引用[2]提到的实际项目经验，可以建议在回答中加入示例或代码片段，比如展示AtomicStampedReference的用法。 还要注意ABA问题发生的场景，比如在链表或队列中，节点的复用可能导致ABA问题。这时候解决方案的具体实现就很重要。需要确保回答结构清晰，分点说明，每个解决方案的原理、实现方式和优缺点。 可能还需要检查是否有遗漏的其他方法，比如延迟回收（Hazard Pointers）或者RCU（Read-Copy-Update），这些在特定环境中也可能用来解决ABA问题。不过考虑到用户提供的引用中没有提到这些，可能需要简要提及但不深入，避免信息过载。 最后，总结部分需要强调选择解决方案时的权衡，根据具体场景和性能要求来决定使用哪种方法，并提醒用户在使用CAS时要注意其他问题，比如循环时间长和活锁的可能性。</think>### 如何通过CAS操作解决ABA问题？ CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁编程中的核心原子操作，用于实现并发环境下的数据同步。其基本逻辑为： $$ \text{CAS}(V, E, N) = \begin{cases} \text{若当前值 } V = E, \text{则更新为 } N \text{并返回成功} \\ \text{否则放弃操作并返回失败} \end{cases} $$ 然而，**ABA问题**是CAS操作中的经典陷阱：假设变量初始值为$A$，线程1读取后尝试将其改为$C$。在此期间，线程2先将$A$改为$B$，再改回$A$。当线程1执行CAS时，发现值仍为$A$，误认为变量未被修改，导致逻辑错误[^3]。 --- ### 解决ABA问题的方案 #### 1. **版本号/标记位（Version Stamp）** - **原理**：为共享变量附加版本号或时间戳，每次修改时版本号递增。CAS操作需同时比较值和版本号。 - **实现**： ```java // Java示例：AtomicStampedReference AtomicStampedReference<Integer> atomicRef = new AtomicStampedReference<>(100, 0); int oldStamp = atomicRef.getStamp(); atomicRef.compareAndSet(100, 200, oldStamp, oldStamp + 1); // 同时检查值和版本号 ``` - **优点**：彻底解决ABA问题，适用于频繁更新的场景[^1]。 - **缺点**：需额外存储空间，且版本号可能溢出。 #### 2. **中间状态标记（Intermediate State）** - **原理**：修改共享变量时，先将其标记为中间状态（如“无效”），避免其他线程误用旧值。 - **应用场景**：链表数据结构中，删除节点前标记为逻辑删除，防止其他线程插入错误位置。 - **示例**： ```c // 伪代码：链表节点删除 Node* current = head; if (CAS(&head, current, current->next)) { current->state = DELETED; // 标记为已删除 } ``` - **优点**：无需额外字段，适用于特定数据结构。 - **缺点**：需业务逻辑配合，通用性较低。 #### 3. **基于垃圾回收（GC-Based）的延迟释放** - **原理**：利用内存管理机制（如GC或Hazard Pointers）延迟回收对象，确保对象不会被复用。 - **适用场景**：无自动GC的语言（如C++）中，通过引用计数或安全内存回收机制避免ABA问题。 - **优点**：对业务透明，适合底层系统开发。 - **缺点**：依赖特定语言特性或内存管理策略。 --- ### 方案选择与权衡 | 方案 | 适用场景 | 性能开销 | 实现复杂度 | |-------------------|----------------------------|----------|-----------| | 版本号 | 高频修改的计数器、状态变量 | 低 | 中 | | 中间状态标记 | 链表、队列等数据结构 | 低 | 高 | | GC/延迟释放 | 无锁内存池、对象池 | 中 | 高 | > **关键建议**： > - 若需严格避免ABA问题（如金融交易系统），优先选择**版本号方案**。 > - 在内存受限场景中，可结合中间状态标记与业务逻辑优化[^2]。 > - 使用CAS时需监控自旋次数，避免活锁（如限制重试次数或退化为锁机制）。 ---
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