由并发扣款如何保证数据一致性引起的ABA问题的思考

起因是看了公众号架构师之路 推送的一篇文章：并发扣款，如何保证数据的一致性？

1. 场景：

用户购买商品，对余额进行查询和修改，如果余额大于商品价格，购买商品并修改余额，单机或者无并发情况下，这个步骤没有任何问题；但分布式环境下，不同站点实例的多个业务操作同一个用户进行并发扣款(虽然我也不知道怎么会有这种场景，用户怎么可能在同一时间买多个商品)，这样进程内互斥锁肯定无法起作用，最终导致数据不一致。以下是异常流程：

1. 业务1和业务2并发查询余额，都是100元；
2. 然后并发进行业务计算，业务1算出余额是28元，业务2算出余额是38元，
3. 那么无论谁写回余额，都会覆盖另一个业务的操作结果。

这不就是第二类丢失更新吗？网上有一个关系表格图：

如图，mysql默认隔离级别为可重复读，能解决第二类丢失更新，那上面怎么这个是怎么回事？
这里有一个误区，所说能解决是基于update语句的加减不会丢失，比如 update t_account set money=money-1 where id=1, 如下：事务1在T3时刻查询余额为100，事务2在T5时刻执行update减1操作修改为99，T6时刻提交，由于可重复读，事务1在T7时刻再查询一次仍然为100，T8时刻执行update减1，执行完会发现变成98，即更新未丢失；

时刻	事务1	事务2
T1	开始事务
T2		开始事务
T3	查询余额为100
T4		查询余额为100
T5		执行update减1，余额修改为99
T6		提交事务
T7	查询余额为100
T8	执行update减1
T9	查询余额为98
T10	提交事务

而上面描述的业务操作是在代码层级实现，即先查询后修改，加减是在代码里操作的，所以产生丢失更新；

那么问题来了，为什么不直接执行update加减操作呢？因为并发情况下，缺少了查询判断，很有可能会把余额减成负数。

2. 解决方案

2.1 分布式锁

由于是分布式环境，采用分布式锁可以保证数据一致性，但是这是小概率事件，并且引入新组件(redis/zk)，还会降低吞吐量。
分布式锁参考：https://blog.youkuaiyun.com/unclecoco/article/details/99442998

2.2 悲观锁

在查询语句加 for update，行记录加上排它锁，这样后来的事务会阻塞查询，这样就避免了数据不一致。

2.3 乐观锁

CAS(Compare And Swap)：内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。

通过CAS操作，即旧值和预期值相同时执行修改，例如：
update t_account set money=#{new_money} where id=#{id};
修改为：
update t_account set money=#{new_money} where id=#{id} and money=#{old_money};

这样在并发情况下，只能有一个修改成功，affect row为1；其他事务由于money不等于旧值，修改失败，affect row为0。

3. 思考

3.1 ABA问题

线程1准备用CAS修改变量值A为B，在此之前，线程2将变量的值由A替换为C，又由C替换为A，然后线程1执行CAS时发现变量的值仍然为A，所以线程1的CAS操作成功。但实际上这时已经和最初不同了。有点场景可能没影响，但在下例堆栈操作，就会产生严重问题：

线程1：读取到栈顶为A，准备替换为B，结果为B.next=Y；

线程2：取出A，push X、A入栈；

线程1：栈顶仍然为A，执行CAS操作，实际结果B.next=X，并且此时堆栈结构已经发生变化；

Java中以AtomicInteger为例可能产生ABA问题，可采用版本戳version来对记录或对象标记解决这个问题，AtomicStampedReference<E>就是实现了这个作用。

那么在题中的场景，事务2将余额修改后，如果又进行了一系列其他操作，最后余额等于旧值，事务1进行CAS操作成功，这就是ABA问题。

3.2 解决方案

基于值的CAS乐观锁，可能产生ABA问题。
这个问题可以通过加版本号的方案解决，本质还是CAS乐观锁，数据库增加一个版本号字段version，引入版本号，每次查询把版本号也查询出来，修改后比对版本号，如果期间其他事务修改过这条行记录，那么由于版本号不匹配，一定会修改失败。如下：
update t_account set money=#{new_money} where id=#{id} and money=#{old_money};
修改为：
update t_account set money=#{new_money} , version=#{new_version} where id=#{id} and version=#{old_version} ;