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CAS为什么会ABA问题?

芍芍君 2017-08-18 11:01:31 1617

最近在看JMM内存模型和JUC,对于CAS操作有些疑惑:
既然CAS具有volatile的读和写的内存语义:即保证编译器和处理器对volatile变量的读-改-写操作不会重排序,保证变量以原子方式进行操作,并且处理器也会对CAS保证原子性操作(总线锁、缓存锁定、处理器自身保持顺序一致性)那为什么还会出现ABA问题?有大神能解释一下么?

缓存 编译器
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全部回答(4)
  • 冯建华
    2019-07-17 21:30:22
    https://www.cnblogs.com/549294286/p/3766717.html
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  • 1969112060453358
    2019-07-17 21:30:22

    aba问题,就是别人把你改动的值该了,恰好他改的值是你改之前看到的值,cas这个保证了单个原子的操作。

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  • 存信
    2019-07-17 21:30:22

    CAS是compare and swap的缩写,中文翻译成比较并交换,是一种乐观锁的机制。

    CAS虽然很高效的解决原子操作,但是CAS仍然存在三大问题。
    1.ABA问题
    2.循环时间长开销大
    3.只能保证一个共享变量的原子操作。

    1. ABA问题。因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化,如果没有发生变化则更新,但是如果一个值原来是A,变成了B,又变成了A,那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化,但是实际上却变化了。ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面追加上版本号,每次变量更新的时候把版本号加一,那么A-B-A 就会变成1A-2B-3A。

    从Java1.5开始JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法作用是首先检查当前引用是否等于预期引用,并且当前标志是否等于预期标志,如果全部相等,则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

    关于ABA问题参考文档: http://blog.hesey.net/2011/09/resolve-aba-by-atomicstampedreference.html

    1. 循环时间长开销大。自旋CAS如果长时间不成功,会给CPU带来非常大的执行开销。如果JVM能支持处理器提供的pause指令那么效率会有一定的提升,pause指令有两个作用,第一它可以延迟流水线执行指令(de-pipeline),使CPU不会消耗过多的执行资源,延迟的时间取决于具体实现的版本,在一些处理器上延迟时间是零。第二它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突(memory order violation)而引起CPU流水线被清空(CPU pipeline flush),从而提高CPU的执行效率。
    2. 只能保证一个共享变量的原子操作。当对一个共享变量执行操作时,我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作,但是对多个共享变量操作时,循环CAS就无法保证操作的原子性,这个时候就可以用锁,或者有一个取巧的办法,就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如有两个共享变量i=2,j=a,合并一下ij=2a,然后用CAS来操作ij。从Java1.5开始JDK提供了AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性,你可以把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作。
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  • 好慢
    2019-07-17 21:30:22

    线程1:

    1. x <- 原子读内存addr
    2. y <- f(x)
    3. CAS更新addr,若为x,则写y
      这个线程的本意是将三步整体作为一个原子操作。但是这个实现本身却做不到。如果在1.之后,其他线程先将addr的内容从A改为B,另一个线程将其从B改为A,然后线程1才执行到3.,那么线程1并不会知道曾经有过B这个值。
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