貍貓換太子

#在開(kāi)始問(wèn)題的闡述之前，我們先來(lái)看看一則小故事：

北宋宋真宗皇后死後，當(dāng)時(shí)他的兩位愛(ài)妃劉妃和李妃都懷了孕，很顯然，誰(shuí)生了兒子，誰(shuí)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(jì)，在接生婆尤氏的配合下，乘李妃分娩時(shí)由於血暈而人事不知之機(jī)，將一貍貓剝?nèi)テっ?，血淋淋，光油油地?fù)Q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(yǎng)。再說(shuō)真宗看到被剝了皮的貍貓，以為李妃產(chǎn)下了一個(gè)妖物，乃將其貶入冷宮。不久，劉妃臨產(chǎn)，生了個(gè)兒子，被立為太子，劉妃也被冊(cè)立為皇后。誰(shuí)知六年後，劉後之子病夭。真宗再無(wú)子嗣，就將其皇兄八賢王之子（實(shí)為當(dāng)年被換走的皇子）收為義子，並立為太子。

從這故事看出來(lái)，太子出生被換成了貍貓，最後陰差陽(yáng)錯(cuò)又回歸成為太子。雖然結(jié)果是一樣的，但是過(guò)程曲折了，太子真的是命途多舛啊。

為什麼要說(shuō)這個(gè)故事？其實(shí)跟我們今天要介紹的問(wèn)題有很大的關(guān)係。同樣的結(jié)果，可能中間不知道發(fā)生了多少次操作，那我們能認(rèn)為他沒(méi)改變嗎？在不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，我們要仔細(xì)考慮這個(gè)問(wèn)題。

ABA問(wèn)題描述

#在多執(zhí)行緒場(chǎng)景下CAS會(huì)出現(xiàn) ABA問(wèn)題，關(guān)於ABA問(wèn)題這裡簡(jiǎn)單科普下，例如有2個(gè)線程同時(shí)對(duì)同一個(gè)值(初始值為A)進(jìn)行CAS操作，這三個(gè)線程如下：

1. 執(zhí)行緒1，期望值為A，欲更新的值為B
2. #執(zhí)行緒2，期望值為A，欲更新的值為B

線程1搶先獲得CPU時(shí)間片，而線程2因?yàn)槠渌蜃枞耍€程1取值與期望的A值比較，發(fā)現(xiàn)相等然後將值更新為B，然後這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)相等則將值更新為A，此時(shí)線程2從阻塞中恢復(fù)，並且獲得了CPU時(shí)間片，這時(shí)候線程2取值與期望的值A(chǔ)比較，發(fā)現(xiàn)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(jīng)經(jīng)過(guò)了A->B->A的變化過(guò)程。

舉個(gè)具體的例子說(shuō)明

#小明在提款機(jī)，提取了50元，因?yàn)樘峥顧C(jī)問(wèn)題，有兩個(gè)線程，同時(shí)把餘額從100變成50：

• #線程1（提款機(jī)）：取得目前值100，期望更新為50；
• 執(zhí)行緒2（提款機(jī)）：取得目前值100，期望更新為50；
• 執(zhí)行緒1成功執(zhí)行，執(zhí)行緒2某種原因block了；
• 這時(shí)，某人給小明匯款50；
• 線程3（預(yù)設(shè)）：取得目前值50，期望更新為100，這時(shí)候線程3成功執(zhí)行，餘額變成100；
• #線程2從Block恢復(fù)，取得到的也是100，compare之後，繼續(xù)更新餘額為50。

此時(shí)可以看到，實(shí)際餘額應(yīng)該是100（100-50 50），但實(shí)際上變成了50（100-50 50 -50）這就是ABA問(wèn)題帶來(lái)錯(cuò)誤提交結(jié)果。

解決方法

#要解決ABA問(wèn)題，可以增加一個(gè)版本號(hào)，當(dāng)記憶體位置V的值每次被修改後，版本號(hào)碼都加1

程式碼範(fàn)例

#透過(guò)AtomicStampedReference來(lái)解決ABA問(wèn)題

AtomicStampedReference內(nèi)部維護(hù)了物件值和版本號(hào)，在建立AtomicStampedReference物件時(shí)，需要傳入初始值和初始版本號(hào)；

#當(dāng)AtomicStampedReference設(shè)定物件值時(shí)，物件值以及狀態(tài)戳記都必須滿足期望值，寫入才會(huì)成功。

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

public static void main(String[] args) {
//第一個(gè)線程
 new Thread(() -> {
  System.out.println("t1拿到的初始版本號(hào):" + atomicStampedReference.getStamp());
  
  //睡眠1秒，是為了讓t2線程也拿到同樣的初始版本號(hào)
  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();
 
  // 第二個(gè)線程
 new Thread(() -> {
  int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
  System.out.println("t2拿到的初始版本號(hào):" + stamp);
  
  //睡眠3秒，是為了讓t1線程完成ABA操作
  try {
   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("最新版本號(hào):" + atomicStampedReference.getStamp());
  System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(100, 2019,stamp,atomicStampedReference.getStamp() + 1) + "\t當(dāng)前值:" + atomicStampedReference.getReference());
 },"t2").start();
}

1、初始值100，初始版本號(hào)1

2、執(zhí)行緒t1和t2拿到一樣的初始版本號(hào)

3、執(zhí)行緒t1完成ABA操作，版本號(hào)遞增到3

4、執(zhí)行緒t2完成CAS操作，最新版本號(hào)碼已經(jīng)變成3，跟線程t2之前拿到的版本號(hào)1不相等，操作失敗

###執(zhí)行結(jié)果：######

t1拿到的初始版本號(hào):1
t2拿到的初始版本號(hào):1
最新版本號(hào):3
false 當(dāng)前值:100

################透過(guò)AtomicMarkableReference解決ABA問(wèn)題############# ##AtomicStampedReference###可以為引用加上版本號(hào)，追蹤引用的整個(gè)變化過(guò)程，如：A -> B -> C -> D -> A，透過(guò)AtomicStampedReference，我們可以知道，引用變量中途被更改了3次。但是，有時(shí)候，我們並不關(guān)心引用變數(shù)更改了幾次，只是單純的關(guān)心是否更改過(guò)，所以就有了###AtomicMarkableReference###， AtomicMarkableReference的唯一差異就是不再用int識(shí)別來(lái)引用，而是使用boolean變數(shù)－表示引用變數(shù)是否被更改過(guò)。 ###

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

public static void main(String[] args) {
// 第一個(gè)線程
 new Thread(() -> {
  System.out.println("t1版本號(hào)是否被更改:" + atomicMarkableReference.isMarked());
  
  //睡眠1秒，是為了讓t2線程也拿到同樣的初始版本號(hào)
  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();
 
  // 第二個(gè)線程
 new Thread(() -> {
  boolean isMarked = atomicMarkableReference.isMarked();
  System.out.println("t2版本號(hào)是否被更改:" + isMarked);
  
  //睡眠3秒，是為了讓t1線程完成ABA操作
  try {
   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println("是否更改過(guò):" + atomicMarkableReference.isMarked());
  System.out.println(atomicMarkableReference.compareAndSet(100, 2019,isMarked,true) + "\t當(dāng)前值:" + atomicMarkableReference.getReference());
 },"t2").start();
}

######1、初始值100，初始版本號(hào)未修改false ###2、線程t1和t2拿到一樣的初始版本號(hào)都沒(méi)有被修改false ###3、線程t1完成ABA操作，版本號(hào)碼被修改true ###4、線程t2完成CAS操作，版本號(hào)碼已經(jīng)變成true，跟線程t2之前拿到的版本號(hào)false不相等，操作失敗####### #####執(zhí)行結(jié)果：######

t1版本號(hào)是否被更改:false
t2版本號(hào)是否被更改:false
是否更改過(guò):true
false 當(dāng)前值:100

多說(shuō)幾句

以上是本期關(guān)于CAS領(lǐng)域的一個(gè)經(jīng)典ABA問(wèn)題的解析，不知道你在實(shí)際的工作中有沒(méi)有遇到過(guò)，但是在面試中這塊是并發(fā)知識(shí)考查的重點(diǎn)。如果你還沒(méi)接觸過(guò)此類的問(wèn)題，我的建議是你自己將上面的代碼運(yùn)行一下，結(jié)合理論去理解一下ABA問(wèn)題所帶來(lái)的問(wèn)題以及如何解決他，這對(duì)你日后的開(kāi)發(fā)工作也是有莫大的幫助的！

以上是面試官問(wèn)你：你知道什麼是ABA問(wèn)題嗎？的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！