【Java|多线程与高并发】CAS以及ABA问题

分手后的思念是犯贱 2023-10-13 08:26 5阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1. 什么是CAS
 *  2. ABA问题
 *  3. ABA问题的解决

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## 1. 什么是CAS ##

> CAS（Compare and Swap,“比较和交换”）是一种并发编程中常用的原子操作，用于解决多线程环境下的数据竞争和并发访问问题。

CAS操作包含三个操作数：内存位置（通常是一个共享变量）、预期值和新值。它的执行过程如下：

1.  读取内存位置的当前值。
2.  比较当前值与预期值是否相等。
3.  如果相等，则将内存位置的值更新为新值。
4.  如果不相等，则说明有其他线程已经修改了内存位置的值，CAS操作失败。

CAS操作是由一条CPU指令,原子的完成的,是线程安全的且效率很高

使用场景:

1.  实现原子类
2.  实现自旋锁

> 原子类是为了解决多线程环境下的竞态条件（Race Condition）和数据不一致的问题。在多线程环境下，如果多个线程同时对一个共享变量进行读取和写入操作，可能会导致数据的不一致性，从而产生错误的结果。

> 自旋锁（Spinlock）是一种用于多线程同步的锁机制。它与传统的互斥锁（Mutex）不同，互斥锁在获取锁时，如果锁已经被其他线程占用，会将当前线程置于休眠状态，直到锁被释放。而自旋锁则是在获取锁时，如果锁已经被其他线程占用，当前线程会一直循环（自旋）等待，直到锁被释放

## 2. ABA问题 ##

ABA问题指的是，在CAS操作期间，共享变量的值从A变为B，然后再从B又变回A，最后进行CAS操作的线程可能会错误地认为共享变量的值没有发生变化，从而导致操作的不正确。

如图所示:  
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正常情况下,即使是创建了两个线程去进行CAS操作修改余额,但第二个去执行CAS的线程会执行失败.并不会影响结果.  
但在特殊情况中,因为CAS并不知道张三的余额到底是修改前的,还是修改后又变回来的. 因此张三就取了一次钱,但却被扣了两次余额. 这就是ABA带来的问题

## 3. ABA问题的解决 ##

解决ABA问题的一种常见方法是使用带有版本号的CAS操作，也称为带有标记的CAS（CAS with Tag）。在这种方法中，除了共享变量的值外，还会维护一个版本号或标记。每次进行CAS操作时，不仅比较共享变量的值，还要比较版本号。如果共享变量的值和版本号都匹配，才执行CAS操作。

通过使用带有标记的CAS操作，可以避免ABA问题的发生。每次共享变量的值发生变化时，都会更新版本号，即使值从B又回到A，版本号也会发生变化，从而保证CAS操作的正确性。

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