面试官问你：你知道什么是ABA问题吗？

狸猫换太子

在开始问题的阐述之前，我们先来看一则小故事：

北宋宋真宗皇后死后，当时他的两位爱妃刘妃和李妃都怀了孕，很显然，谁生了儿子，谁就有可能立为正宫。刘妃久怀嫉妒之心，唯恐李妃生了儿子被立为皇后，于是与宫中总管都堂郭槐定计，在接生婆尤氏的配合下，乘李妃分娩时由于血晕而人事不知之机，将一狸猫剥去皮毛，血淋淋，光油油地换走了刚出世的太子。刘妃命宫女寇珠勒死太子，寇珠于心不忍，暗中将太子交付宦官陈琳，陈琳将太子装在提盒中送至八贤王处抚养。再说真宗看到被剥了皮的狸猫，以为李妃产下了一个妖物，乃将其贬入冷宫。不久，刘妃临产，生了个儿子，被立为太子，刘妃也被册立为皇后。谁知六年后，刘后之子病夭。真宗再无子嗣，就将其皇兄八贤王之子（实为当年被换走的皇子）收为义子，并立为太子。

从这故事看出来，太子出生被被换成了狸猫，最后阴差阳错又回归成为太子。虽然结果是一样的，但是过程曲折了，太子真的是命途多舛啊。

为什么说这个故事？其实跟我们今天要介绍的问题有很大的关系。同样的结果，可能中间不知道发生了多少次操作，那么我们能认为他没变吗？在不同的业务场景下，我们要仔细考虑这个问题。

ABA问题描述

在多线程场景下CAS会出现ABA问题，关于ABA问题这里简单科普下，例如有2个线程同时对同一个值(初始值为A)进行CAS操作，这三个线程如下：

1. 线程1，期望值为A，欲更新的值为B
2. 线程2，期望值为A，欲更新的值为B

线程1抢先获得CPU时间片，而线程2因为其他原因阻塞了，线程1取值与期望的A值比较，发现相等然后将值更新为B，然后这个时候出现了线程3，期望值为B，欲更新的值为A，线程3取值与期望的值B比较，发现相等则将值更新为A，此时线程2从阻塞中恢复，并且获得了CPU时间片，这时候线程2取值与期望的值A比较，发现相等则将值更新为B，虽然线程2也完成了操作，但是线程2并不知道值已经经过了A->B->A的变化过程。

举个具体的例子说明

小明在提款机，提取了50元，因为提款机问题，有两个线程，同时把余额从100变为50：

• 线程1（提款机）：获取当前值100，期望更新为50；
• 线程2（提款机）：获取当前值100，期望更新为50；
• 线程1成功执行，线程2某种原因block了；
• 这时，某人给小明汇款50；
• 线程3（默认）：获取当前值50，期望更新为100，这时候线程3成功执行，余额变为100；
• 线程2从Block中恢复，获取到的也是100，compare之后，继续更新余额为50。

此时可以看到，实际余额应该为100（100-50+50），但是实际上变为了50（100-50+50-50）这就是ABA问题带来错误提交结果。

解决方法

要解决ABA问题，可以增加一个版本号，当内存位置V的值每次被修改后，版本号都加1

代码示例

通过AtomicStampedReference来解决ABA问题

• AtomicStampedReference内部维护了对象值和版本号，在创建AtomicStampedReference对象时，需要传入初始值和初始版本号；

• 当AtomicStampedReference设置对象值时，对象值以及状态戳都必须满足期望值，写入才会成功。

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，初始版本号1
2、线程t1和t2拿到一样的初始版本号
3、线程t1完成ABA操作，版本号递增到3
4、线程t2完成CAS操作，最新版本号已经变成3，跟线程t2之前拿到的版本号1不相等，操作失败

执行结果：

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

通过AtomicMarkableReference解决ABA问题

AtomicStampedReference可以给引用加上版本号，追踪引用的整个变化过程，如：A -> B -> C -> D -> A，通过AtomicStampedReference，我们可以知道，引用变量中途被更改了3次。但是，有时候，我们并不关心引用变量更改了几次，只是单纯的关心是否更改过，所以就有了AtomicMarkableReference， AtomicMarkableReference的唯一区别就是不再用int标识引用，而是使用boolean变量——表示引用变量是否被更改过。

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，初始版本号未被修改 false
2、线程t1和t2拿到一样的初始版本号都未被修改 false
3、线程t1完成ABA操作，版本号被修改 true
4、线程t2完成CAS操作，版本号已经变成true，跟线程t2之前拿到的版本号false不相等，操作失败

执行结果：

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！

以上是面试官问你：你知道什么是ABA问题吗？的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！