AtomicStampedReference解决ABA问题
在运用CAS做Lock-Free操作中有一个经典的ABA问题:
线程1准备用CAS将变量的值由A替换为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CAS成功。
但实际上这时的现场已经和最初不同了,尽管CAS成功,但可能存在潜藏的问题,例如下面的例子:
以上就是由于ABA问题带来的隐患,各种乐观锁的实现中通常都会用版本戳version来对记录或对象标记,避免并发操作带来的问题。
在Java中,AtomicStampedReference<E>也实现了这个作用,它通过包装[E,Integer]的元组来对对象标记版本戳stamp,从而避免ABA问题。
例如下面的代码分别用AtomicInteger和AtomicStampedReference来对初始值为100的原子整型变量进行更新,AtomicInteger会成功执行CAS操作,而加上版本戳的AtomicStampedReference对于ABA问题会执行CAS失败:
package com.vatuse.thread; import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference; public class ABATest { private static AtomicInteger atomicInt = new AtomicInteger(100); private static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedRef = new AtomicStampedReference<Integer>(100, 0); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread intT1 = new Thread(new Runnable() { @Override
public void run() {
atomicInt.compareAndSet(100, 101);
atomicInt.compareAndSet(101, 100);
} }); Thread intT2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) { }
boolean c3 = atomicInt.compareAndSet(100, 101);
System.out.println(c3); // true
}
}); intT1.start();
intT2.start();
intT1.join();
intT2.join();
Thread refT1 = new Thread(new Runnable() { @Override
public void run(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
atomicStampedRef.compareAndSet(100, 101, atomicStampedRef.getStamp(), atomicStampedRef.getStamp() + 1);
atomicStampedRef.compareAndSet(101, 100, atomicStampedRef.getStamp(), atomicStampedRef.getStamp() + 1);
} }); Thread refT2 = new Thread(new Runnable() { @Override
public void run() { int stamp = atomicStampedRef.getStamp(); try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
}
boolean c3 = atomicStampedRef.compareAndSet(100, 101, stamp, stamp + 1);
System.out.println(c3); // false
}
}); refT1.start();
refT2.start();
}
}
备注:AtomicStampedReference源代码里使用的是CopyOnWrite的策略来保证线程安全,更改前保持pair的应用,每次更改都会新生成一个pair。
AtomicMarkableReference也能达到类似的效果。
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