面试常问CAS和ABA问题，你懂了吗？

本是古典何须时尚 2024-04-06 12:58 74阅读 0赞

## 一、什么是CAS ##

CAS（Compare-and-Swap）顾名思义，叫做比较和交换，大概执行过程是什么样呢？假设现有两个寄存器A、B和一个内存M，通过对寄存器A中的值与内存M的值进行比较是否相同，来决定寄存器B中的值是否与内存中M的值进行交换，若不相同则不会发生什么，若相同则将寄存器B的值与内存M的值进行交换；

> CAS的伪代码：

class AtomicInteger {
        private int value;
        public int getAndIncrement() {
            int oldValue = value;
            while ( CAS(value, oldValue, oldValue+1) != true) {
                oldValue = value;
           }
            return oldValue;
       }
    }

*  oldValue相当于寄存器A，**int oldValue = value**是把内存value的值读取到读取到寄存器A中；
 *  getAndIncrement()这个方法相当于count++；（count相当于计数器）
 *  oldValue + 1也把可以理解为是另一个寄存器B的值；
 *  **while循环是干什么的？**通过比较value这个内存中的值，是否和寄存器A中的值相等，若相同，就把交换寄存器B和内存M的值（着重点是：寄存器B的值，设置到value中），同时返回true结束循环；如果不相同，CAS返回false，进入循环体中，重新读取内存value的值，放入寄存器A中；

> 总结：CAS是CPU的一条指令，原子性完成的，线程安全，效率也很高；

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## 二、CAS的应用——实现自旋锁 ##

自旋锁原理：当锁被其他线程拥有时，另外的线程不会挂起等待，而是会反复询问，看当前锁是否被释放，整个过程为纯用户态的轻量级锁；

> 伪代码：（注释详情）

public class SpinLock {
        private Thread owner = null;//表示当前锁是谁的
        public void lock(){ 
            while(!CAS(this.owner, null, Thread.currentThread())){
                //比较owner的值与null是否相同(null表示解锁状态)，若owner的值为null
                //就把当前调用lock的线程的值设置到owner中(成功加锁)，并结束循环;
                //若owner不为null，则CAS不进行交换，返回false，进入循环，再次进入判断;
           }
       }
        public void unlock (){
            this.owner = null;
       }
    }

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## 三、ABA问题 ##

> 什么是ABA问题？

内存中的值由A变为B，又变回A，CAS进行内存与寄存器值比较时，并未察觉变化；

*CAS中出现ABA问题，大多数情况下不会有问题，但极端情况下也可能出现问题，举个栗子：假设你去自动取款机中取钱，你的账户里有1000元，你准备从卡里去除500元，但是由于取款卡了一下，你以为自己没点上，所以又多点了一下，此时取款机就创建出两个线程都基于CAS来进行扣款操作，正好凑巧，此时你的好友也往你的账户上转了500元，于是等取款机反应过来，机子上显示的剩余存款的数据还是500元；以上情形就导致了多扣了一次500元，也就是极端情况下的BUG；*

> 如何解决ABA问题？

可以通过一个记录，来保存内存的修改次数，或者是记录上一次的修改时间；

这时，就可以通过比较查看上一次修改的时间或者是修改次数，来观察到是否出现了ABA问题导致的BUG；

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