原子类的ABA问题
原子类AtomicInteger的ABA问题
连环套路
从AtomicInteger引出下面的问题
CAS -> Unsafe -> CAS底层思想 -> ABA -> 原子引用更新 -> 如何规避ABA问题
ABA问题是什么
狸猫换太子
假设现在有两个线程,分别是T1 和 T2,然后T1执行某个操作的时间为10秒,T2执行某个时间的操作是2秒,最开始AB两个线程,分别从主内存中获取A值,但是因为B的执行速度更快,他先把A的值改成B,然后在修改成A,然后执行完毕,T1线程在10秒后,执行完毕,判断内存中的值为A,并且和自己预期的值一样,它就认为没有人更改了主内存中的值,就快乐的修改成B,但是实际上 可能中间经历了 ABCDEFA 这个变换,也就是中间的值经历了狸猫换太子。
所以ABA问题就是,在进行获取主内存值的时候,该内存值在我们写入主内存的时候,已经被修改了N次,但是最终又改成原来的值了
CAS导致ABA问题
CAS算法实现了一个重要的前提,需要取出内存中某时刻的数据,并在当下时刻比较并替换,那么这个时间差会导致数据的变化。
比如说一个线程one从内存位置V中取出A,这时候另外一个线程two也从内存中取出A,并且线程two进行了一些操作将值变成了B,然后线程two又将V位置的数据变成A,这时候线程one进行CAS操作发现内存中仍然是A,然后线程one操作成功
尽管线程one的CAS操作成功,但是不代表这个过程就是没有问题的
ABA问题
CAS只管开头和结尾,也就是头和尾是一样,那就修改成功,中间的这个过程,可能会被人修改过
原子引用
原子引用其实和原子包装类是差不多的概念,就是将一个java类,用原子引用类进行包装起来,那么这个类就具备了原子性
/** * 原子类引用 */ @Data @AllArgsConstructor class User { String userName; int age; } public class AtomicReferenceDemo { public static void main(String[] args) { User aaa = new User("aaa", 20); User bbb = new User("bbb", 30); // 创建原子引用包装类 AtomicReference<User> atomicReference = new AtomicReference<>(); // 现在主物理内存的共享变量,为aaa atomicReference.set(aaa); // 比较并交换,如果现在主物理内存的值为aaa,那么交换成bbb System.out.println(atomicReference.compareAndSet(aaa, bbb) + "\t " + atomicReference.get().toString()); // 比较并交换,现在主物理内存的值是bbb了,但是预期为aaa,因此交换失败 System.out.println(atomicReference.compareAndSet(aaa, bbb) + "\t " + atomicReference.get().toString()); } }
基于原子引用的ABA问题
我们首先创建了两个线程,然后T1线程,执行一次ABA的操作,T2线程在一秒后修改主内存的值
/** * 基于CAS引出ABA问题 */ public class ABADemo { static AtomicReference<Integer> atomicReference = new AtomicReference<Integer>(100); public static void main(String[] args) { new Thread(()->{ // 把100 改成 127 然后在改成100,也就是ABA atomicReference.compareAndSet(100, 127); //特别强调在AtomicReference(Integer)中value超出-128~127,会生成一个新的对象而造成无法修改 //但是在AtomicInteger中则不会存在这样的问题 atomicReference.compareAndSet(127, 100); },"t1").start(); new Thread(()->{ try { // 睡眠一秒,保证t1线程,完成了ABA操作 TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 把100 改成 127 然后在改成100,也就是ABA System.out.println(atomicReference.compareAndSet(100, 2021)+"\t"+atomicReference.get()); },"t2").start(); } }
我们发现,它能够成功的修改,这就是ABA问题
解决ABA问题
新增一种机制,也就是修改版本号,类似于时间戳的概念
T1: 100 1 2020 2
T2: 100 1 127 2 100 3
如果T1修改的时候,版本号为2,落后于现在的版本号3,所以要重新获取最新值,这里就提出了一个使用时间戳版本号,来解决ABA问题的思路
AtomicStampedReference
时间戳原子引用,来这里应用于版本号的更新,也就是每次更新的时候,需要比较期望值和当前值,以及期望版本号和当前版本号
/** * 基于CAS引出ABA问题并采用AtomicStampedReference解决 */ public class ABADemo { static AtomicReference<Integer> atomicReference = new AtomicReference<Integer>(100); static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(100, 1); public static void main(String[] args) { System.out.println("============以下是ABA问题的产生=========="); new Thread(() -> { // 把100 改成 101 然后在改成100,也就是ABA atomicReference.compareAndSet(100, 127); atomicReference.compareAndSet(127, 100); }, "t1").start(); new Thread(() -> { try { // 睡眠一秒,保证t1线程,完成了ABA操作 TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 把100 改成 101 然后在改成100,也就是ABA System.out.println(atomicReference.compareAndSet(100, 2020) + "\t" + atomicReference.get()); }, "t2").start(); //main线程和gc线程之外如果还有线程就处于等待 while (Thread.activeCount() > 2) { Thread.yield(); } System.out.println("============以下是ABA问题的解决=========="); new Thread(() -> { // 获取版本号 int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 第一次版本号" + stamp); // 暂停t3一秒钟 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 传入4个值,期望值,更新值,期望版本号,更新版本号 atomicStampedReference.compareAndSet(100, 127, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp()+1); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 第二次版本号" + atomicStampedReference.getStamp()); atomicStampedReference.compareAndSet(127, 100, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp()+1); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 第三次版本号" + atomicStampedReference.getStamp()); }, "t3").start(); new Thread(() -> { // 获取版本号 int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 第一次版本号" + stamp); // 暂停t4 3秒钟,保证t3线程也进行一次ABA问题 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } boolean result = atomicStampedReference.compareAndSet(100, 2020, stamp, stamp+1); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 修改成功否:" + result + "\t 当前最新实际版本号:" + atomicStampedReference.getStamp()); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 当前实际最新值" + atomicStampedReference.getReference()); }, "t4").start(); } }
运行结果为:
我们能够发现,线程t3,在进行ABA操作后,版本号变更成了3,而线程t4在进行操作的时候,就出现操作失败了,因为版本号和当初拿到的不一样
- Java原子变量与ABA问题(面试问题:你知道ABA问题吗)
- 2.原子--AtomicStampedReference解决ABA问题
- JAVA并发编程(八)原子性与CAS操作、ABA问题
- 探讨php中error_log函数输出内容的原子性问题
- ABA问题
- 无锁编程(四) - CAS与ABA问题
- 从volatile说到,i++原子操作,线程安全问题
- 大数据架构和模式(四)了解用于大数据解决方案的原子模式和复合模式 大数据架构和模式(五)对大数据问题应用解决方案模式并选择实现它的产品
- java多线程环境下对变量的读写操作的原子性问题
- Java CAS 和ABA问题
- 解决CAS算法的"ABA"漏洞问题
- 20170701Windows10_06_线程函数、原子操作问题分析
- 用链表实现的无锁栈和无锁队列存在的ABA问题
- Java CAS 和ABA问题
- 多线程环境下对变量的读写操作的原子性问题
- java知识补充二:CAS以及产生的的ABA问题
- CAS和ABA问题
- 20170701Windows10_06_线程函数、原子操作问题分析
- Java内存模型之原子性问题
- 解决mongodb E11000,原子性问题