解决 ABA 问题

CAS (Compare and set)很好用，但是也有问题：1、CAS 本质上是自旋锁，在锁竞争比较激烈的情况下或者单核 CPU 的情况下，性能并不高。这个问题不算严重，最多就是使用不当性能差点；2、存在 ABA 问题。这个问题比较严重，可能导致数据不一致的问题。

CAS 需要在操作的时候检查数据有没有变化，如果没有发生变化就更新，但是如果一个数据本来是 A，第一个线程看到的也是 A，此时又另外一个线程把数据改成 B，又改成 A，此时第一个线程看到的还是 A，但其实数据已经发生了变化。

ABA 是会产生问题的。设想一种情况，用来本来有 50 积分，用户提交了充值 100 积分的订单，如果一个线程要给用户充 100 积分，此时另外一个线程抢先一步给这个用户充值了 100 积分，然后用户把这 100 积分消费掉，此时第一个线程看到的仍然是 50 积分，以为数据没有变化，于是再给用户充值 100 积分。虽然这种情况发生的概率很小，但是在高并发的情况下是有可能发生的。

产生 ABA 问题的根源在于第一个看到数据的线程没有感知到数据的变化，解决这个问题的做法是添加版本号，基于数据库的乐观锁就是这个做的，在 java 标准库里也有类似的实现：AtomicStampedReference。

AtomicStampedReference内部加了一个时间戳作为版本号。

基本方法如下：

//构造方法, 传入引用和戳
public AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp)
//返回引用
public V getReference()
//返回版本戳
public int getStamp()
//如果当前引用 等于 预期值并且 当前版本戳等于预期版本戳, 将更新新的引用和新的版本戳到内存
public boolean compareAndSet(V   expectedReference,
                                 V   newReference,
                                 int expectedStamp,
                                 int newStamp)
//如果当前引用 等于 预期引用, 将更新新的版本戳到内存
public boolean attemptStamp(V expectedReference, int newStamp)
//设置当前引用的新引用和版本戳
public void set(V newReference, int newStamp)

看下面的例子：

public class ABATest {

    public static void main(String[] args) {
        testStamp();
    }

    private static void testStamp() {
        AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1, 1);

        new Thread(()->{
            int[] stampHolder = new int[1];
            int value = atomicStampedReference.get(stampHolder);
            int stamp = stampHolder[0];
            System.out.println("thread 1 read value: " + value + ", stamp: " + stamp);

            // 阻塞1s
            LockSupport.parkNanos(1000000000L);

            if (atomicStampedReference.compareAndSet(value, 3, stamp, stamp + 1)) {
                System.out.println("thread 1 update from " + value + " to 3");
            } else {
                System.out.println("thread 1 update fail!");
            }
        }).start();

        new Thread(()->{
            int[] stampHolder = new int[1];
            int value = atomicStampedReference.get(stampHolder);
            int stamp = stampHolder[0];
            System.out.println("thread 2 read value: " + value + ", stamp: " + stamp);
            if (atomicStampedReference.compareAndSet(value, 2, stamp, stamp + 1)) {
                System.out.println("thread 2 update from " + value + " to 2");

                // do sth

                value = atomicStampedReference.get(stampHolder);
                stamp = stampHolder[0];
                System.out.println("thread 2 read value: " + value + ", stamp: " + stamp);
                if (atomicStampedReference.compareAndSet(value, 1, stamp, stamp + 1)) {
                    System.out.println("thread 2 update from " + value + " to 1");
                }
            }
        }).start();
    }
}

Class AtomicStampedReference<V>

Guide to AtomicStampedReference in Java

深入理解 CAS 与 ABA 问题