面試官問你：你知道什麼是ABA問題嗎？

狸貓換太子

#在開始問題的闡述之前，我們先來看看一則小故事：

北宋宋真宗皇后死後，當時他的兩位愛妃劉妃和李妃都懷了孕，很顯然，誰生了兒子，誰就有可能立為正宮。劉妃久懷嫉妒之心，唯恐李妃生了兒子被立為皇后，於是與宮中總管都堂郭槐定計，在接生婆尤氏的配合下，乘李妃分娩時由於血暈而人事不知之機，將一狸貓剝去皮毛，血淋淋，光油油地換走了剛出世的太子。劉妃命宮女寇珠勒死太子，寇珠於心不忍，暗中將太子交付宦官陳琳，陳琳將太子裝在提盒中送至八賢王處撫養。再說真宗看到被剝了皮的狸貓，以為李妃產下了一個妖物，乃將其貶入冷宮。不久，劉妃臨產，生了個兒子，被立為太子，劉妃也被冊立為皇后。誰知六年後，劉後之子病夭。真宗再無子嗣，就將其皇兄八賢王之子（實為當年被換走的皇子）收為義子，並立為太子。

從這故事看出來，太子出生被換成了狸貓，最後陰差陽錯又回歸成為太子。雖然結果是一樣的，但是過程曲折了，太子真的是命途多舛啊。

為什麼要說這個故事？其實跟我們今天要介紹的問題有很大的關係。同樣的結果，可能中間不知道發生了多少次操作，那我們能認為他沒改變嗎？在不同的業務場景下，我們要仔細考慮這個問題。

ABA問題描述

#在多執行緒場景下CAS會出現 ABA問題，關於ABA問題這裡簡單科普下，例如有2個線程同時對同一個值(初始值為A)進行CAS操作，這三個線程如下：

1. 執行緒1，期望值為A，欲更新的值為B
2. #執行緒2，期望值為A，欲更新的值為B

線程1搶先獲得CPU時間片，而線程2因為其他原因阻塞了，線程1取值與期望的A值比較，發現相等然後將值更新為B，然後這個時候出現了線程3，期望值為B，欲更新的值為A，線程3取值與期望的值B比較，發現相等則將值更新為A，此時線程2從阻塞中恢復，並且獲得了CPU時間片，這時候線程2取值與期望的值A比較，發現相等則將值更新為B，雖然線程2也完成了操作，但是線程2並不知道值已經經過了A->B->A的變化過程。

舉個具體的例子說明

#小明在提款機，提取了50元，因為提款機問題，有兩個線程，同時把餘額從100變成50：

• #線程1（提款機）：取得目前值100，期望更新為50；
• 執行緒2（提款機）：取得目前值100，期望更新為50；
• 執行緒1成功執行，執行緒2某種原因block了；
• 這時，某人給小明匯款50；
• 線程3（預設）：取得目前值50，期望更新為100，這時候線程3成功執行，餘額變成100；
• #線程2從Block恢復，取得到的也是100，compare之後，繼續更新餘額為50。

此時可以看到，實際餘額應該是100（100-50 50），但實際上變成了50（100-50 50 -50）這就是ABA問題帶來錯誤提交結果。

解決方法

#要解決ABA問題，可以增加一個版本號，當記憶體位置V的值每次被修改後，版本號碼都加1

程式碼範例

#透過AtomicStampedReference來解決ABA問題

AtomicStampedReference內部維護了物件值和版本號，在建立AtomicStampedReference物件時，需要傳入初始值和初始版本號；

#當AtomicStampedReference設定物件值時，物件值以及狀態戳記都必須滿足期望值，寫入才會成功。

private static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<Integer>(100,1);

public static void main(String[] args) {
//第一个线程
 new Thread(() -> {
  System.out.println("t1拿到的初始版本号:" + atomicStampedReference.getStamp());
  
  //睡眠1秒，是为了让t2线程也拿到同样的初始版本号
  try {
   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  atomicStampedReference.compareAndSet(100, 101,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1);
  atomicStampedReference.compareAndSet(101, 100,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1);
 },"t1").start();
 
  // 第二个线程
 new Thread(() -> {
  int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
  System.out.println("t2拿到的初始版本号:" + stamp);
  
  //睡眠3秒，是为了让t1线程完成ABA操作
  try {
   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("最新版本号:" + atomicStampedReference.getStamp());
  System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(100, 2019,stamp,atomicStampedReference.getStamp() + 1) + "\t当前值:" + atomicStampedReference.getReference());
 },"t2").start();
}

1、初始值100，初始版本號1

2、執行緒t1和t2拿到一樣的初始版本號

3、執行緒t1完成ABA操作，版本號遞增到3

4、執行緒t2完成CAS操作，最新版本號碼已經變成3，跟線程t2之前拿到的版本號1不相等，操作失敗

###執行結果：######

t1拿到的初始版本号:1
t2拿到的初始版本号:1
最新版本号:3
false 当前值:100

################透過AtomicMarkableReference解決ABA問題############# ##AtomicStampedReference###可以為引用加上版本號，追蹤引用的整個變化過程，如：A -> B -> C -> D -> A，透過AtomicStampedReference，我們可以知道，引用變量中途被更改了3次。但是，有時候，我們並不關心引用變數更改了幾次，只是單純的關心是否更改過，所以就有了###AtomicMarkableReference###， AtomicMarkableReference的唯一差異就是不再用int識別來引用，而是使用boolean變數－表示引用變數是否被更改過。 ###

private static AtomicMarkableReference<Integer> atomicMarkableReference = new AtomicMarkableReference<Integer>(100,false);

public static void main(String[] args) {
// 第一个线程
 new Thread(() -> {
  System.out.println("t1版本号是否被更改:" + atomicMarkableReference.isMarked());
  
  //睡眠1秒，是为了让t2线程也拿到同样的初始版本号
  try {
   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  atomicMarkableReference.compareAndSet(100, 101,atomicMarkableReference.isMarked(),true);
  atomicMarkableReference.compareAndSet(101, 100,atomicMarkableReference.isMarked(),true);
 },"t1").start();
 
  // 第二个线程
 new Thread(() -> {
  boolean isMarked = atomicMarkableReference.isMarked();
  System.out.println("t2版本号是否被更改:" + isMarked);
  
  //睡眠3秒，是为了让t1线程完成ABA操作
  try {
   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("是否更改过:" + atomicMarkableReference.isMarked());
  System.out.println(atomicMarkableReference.compareAndSet(100, 2019,isMarked,true) + "\t当前值:" + atomicMarkableReference.getReference());
 },"t2").start();
}

######1、初始值100，初始版本號未修改false ###2、線程t1和t2拿到一樣的初始版本號都沒有被修改false ###3、線程t1完成ABA操作，版本號碼被修改true ###4、線程t2完成CAS操作，版本號碼已經變成true，跟線程t2之前拿到的版本號false不相等，操作失敗####### #####執行結果：######

t1版本号是否被更改:false
t2版本号是否被更改:false
是否更改过:true
false 当前值:100

多说几句

以上是本期关于CAS领域的一个经典ABA问题的解析，不知道你在实际的工作中有没有遇到过，但是在面试中这块是并发知识考查的重点。如果你还没接触过此类的问题，我的建议是你自己将上面的代码运行一下，结合理论去理解一下ABA问题所带来的问题以及如何解决他，这对你日后的开发工作也是有莫大的帮助的！

以上是面試官問你：你知道什麼是ABA問題嗎？的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！