并发扣款一致性优化，CAS下ABA问题

桃扇骨 2023-06-25 02:26 18阅读 0赞

程序员界的彭于晏

大家有非常多的留言，大概有这么几类：

（1）**是否存在ABA问题？**

（2）为什么不能用：

*UPDATE t\_yue SET money=money-$diff AND ****money>=$diff****;*

（3）能否借助**redis事务**来扣减余额；

*画外音：请务必阅读前序文章：《*并发扣款，如何保证数据的一致性？*》。*

问题比较多，今天先聊第一个问题，ABA。

**什么是ABA问题？**

CAS乐观锁机制确实能够提升吞吐，并保证一致性，但在极端情况下可能会出现ABA问题。

考虑如下操作：

*  并发1（上）：获取出数据的初始值是A，后续计划实施CAS乐观锁，期望数据仍是A的时候，修改才能成功
 *  并发2：将数据修改成B
 *  并发3：将数据修改回A
 *  并发1（下）：CAS乐观锁，检测发现初始值还是A，进行数据修改

上述并发环境下，并发1在修改数据时，虽然还是A，但已经不是初始条件的A了，中间发生了A变B，B又变A的变化，此A已经非彼A，数据却成功修改，可能导致错误，这就是CAS引发的所谓的ABA问题。

**余额操作，出现ABA问题并不会对业务产生影响**，因为对于“余额”属性来说，前一个A为100余额，与后一个A为100余额，本质是相同的。

但其他场景未必是这样，举一个堆栈操作的例子：

![「转」并发扣款一致性优化，CAS下ABA问题][CAS_ABA]

并发1（上）：读取栈顶的元素为“A1”

![「转」并发扣款一致性优化，CAS下ABA问题][CAS_ABA 1]

并发2：进行了2次出栈

![「转」并发扣款一致性优化，CAS下ABA问题][CAS_ABA 2]

并发3：又进行了1次出栈

![「转」并发扣款一致性优化，CAS下ABA问题][CAS_ABA 3]

并发1（下）：实施CAS乐观锁，发现栈顶还是“A1”，于是修改为A2

![「转」并发扣款一致性优化，CAS下ABA问题][CAS_ABA 4]

此时会出现系统错误，因为此“A1”非彼“A1”

**ABA问题可以怎么优化？**

ABA问题导致的原因，是CAS过程中只简单进行了“值”的校验，在有些情况下，“值”相同不会引入错误的业务逻辑（例如余额），有些情况下，“值”虽然相同，却已经不是原来的数据了（例如堆栈）。

因此，CAS不能只比对“值”，还必须确保是原来的数据，才能修改成功。

**常见的实践**是，将“值”比对，升级为“版本号”的比对，一个数据一个版本，**版本变化，即使值相同，也不应该修改成功**。

余额并发读写例子，引入版本号的具体实践如下：

（1）余额表要升级。

*t\_yue(uid, money)*

升级为：

*t\_yue(uid, money, version)*

（2）查询余额时，同时查询版本号。

*SELECT money FROM t\_yue WHERE sid=$sid*

升级为：

*SELECT money,version FROM t\_yue WHERE sid=$sid*

假设有并发操作，都会将版本号查询出来。

（3）设置余额时，必须版本号相同，并且版本号要修改。

旧版本“值”比对：

*UPDATE t\_yue SET money=38 WHERE uid=$uid AND money=100*

升级为“版本号”比对：

*UPDATE t\_yue SET money=38, version=$version\_new WHERE uid=$uid AND **version=$version\_old***

此时假设有并发操作，首先操作的请求会修改版本号，并发操作会执行失败。

*画外音：version通用，本例是强行用version举例而已，实际上本例可以用余额“值”比对。*

总结

*  select&set业务场景，在并发时会出现一致性问题
 *  基于“值”的CAS乐观锁，可能导致ABA问题
 *  CAS乐观锁，必须保证修改时的“此数据”就是“彼数据”，应该由“值”比对，优化为“版本号”比对

思路比结论重要。

[CAS_ABA]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AxLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlL2I0NzYzOGU5NWNiYTQ0ZjM5NzBjZDhhYmJjZDE0NmI4?x-oss-process=image/format,png
[CAS_ABA 1]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AxLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlL2EyYjhjN2ViN2Y4YTRlYjBiN2JhZjhjZjhkYTdlMzQx?x-oss-process=image/format,png
[CAS_ABA 2]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AxLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlL2M4Njk5MDdiOTU4MjQzOTY5ZGQzMGMzZmNkOThiZGY3?x-oss-process=image/format,png
[CAS_ABA 3]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AzLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlL2NhZDMzNGE2ZTNiZTQ4OTk4NjllZDRkNjBjMzVmNDMy?x-oss-process=image/format,png
[CAS_ABA 4]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AzLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlLzliMzQ4MmI0NjJmZDQ2N2FiMmMxZmRhOWM2YjVjODJi?x-oss-process=image/format,png