浅谈Java中ABA问题及避免

浅谈Java中ABA问题及避免

本文主要研究的是关于java中ABA问题及避免的相关内容，具体如下。

在《Java并发实战》一书的第15章中有一个用原子变量实现的并发栈，代码如下：

public class Node {

public final String item;

public Node next;

public Node(String item){

this.item = item;

}

}

public class ConcurrentStack {

AtomicReference top = new AtomicReference();

public void push(String item){

Node newTop = new Node(item);

Node oldTop;

do{

oldTop = top.get();

newTop.next = oldTop;

}

while(!top.compareAndSet(oldTop, newTop));

}

public String pop(){

Node newTop;

Node oldTop;

do{

oldTop = top.get();

if(oldTop =http://= null){

return null;

}

newTop = oldTop.next;

}

while(!top.compareAndSet(oldTop, newTop));

return oldTop.item;

}

}

这个例子并不会引发ABA问题，至于为什么不会，后面再讲解，下面先讲一下ABA问题

什么是ABA？

引用原书的话：如果在算法中的节点可以被循环使用，那么在使用“比较并交换”指令就可能出现这种问题，在CAS操作中将判断“V的值是否仍然为A？”，并且如果是的话就继续执行更新操作，在某些算法中，如果V的值首先由A变为B，再由B变为A，那么CAS将会操作成功

ABA的例子

有时候，ABA造成的后果很严重，下面将并发栈的例子修改一下，看看ABA会造成什么问题：

public class Node {

public final String item;

public Node next;

public Node(String item){

this.item = item;

}

}

public class ConcurrentStack {

AtomicReference top = new AtomicReference();

public void push(Node node){

Node oldTop;

do{

oldTop = top.get();

node.next = oldTop;

}

while(!top.compareAndSet(oldTop, node));

}

public Node pop(int time){

Node newTop;

Node oldTop;

do{

oldTop = top.get();

if(oldTop == null){

return null;

}

newTop = oldTop.next;

TimeUnit.SECONDS.sleep(time);

}

while(!top.compareAndSet(oldTop, newTop));

return oldTop;

}

}

注意这里的变化，Node基本没有变化

重点关注ConcurrentStack的变化

1、push方法：原来是使用内容构造Node，现在直接传入Node，这样就符合了“在算法中的节点可以被循环使用”这个要求

2、pop方法的sleep，这是模拟线程的执行情况，以便观察结果

我们先往stack中压入两个Node：

ConcurrentStack stack = new ConcurrentStack();

stack.push(new Node("A"));

stack.push(new Node("B"));

然后创建两个线程来执行出入栈的操作

线程A先执行出栈：让NodeA出栈

http://

stack.pop(3);

因为某些原因，线程A执行出栈比较久，用了3s

线程B执行出栈之后再入栈：先然NodeA和NodeB出栈，然后让NodeD，NodeC，NodeA入栈（NodeA在栈顶）

Node A = stack.pop(0);

stack.pop(0);

stack.push(new Node("D"));

stack.push(new Node("C"));

stack.push(A);

注意：线程B实现了节点的循环利用，它先将栈里面的内容全部出栈，然后入栈，最后栈顶的内容是之前出栈的Node

线程B执行完这些动作之后，线程A才执行CAS，此时CAS是可以执行成功的

按照原来的想法，线程A和B执行之后，stack的内容应该是：C和D，C在栈顶，但这里的执行结果却是Stack中什么都没有，这就是ABA问题

如何避免ABA问题

Java中提供了AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference来解决ABA问题

AtomicStampedReference可以原子更新两个值：引用和版本号，通过版本号来区别节点的循环使用，下面看AtomicStampedReference的例子：

public class ConcurrentStack {

AtomicStampedReference top = new AtomicStampedReference(null,0);

public void push(Node node){

Node oldTop;

int v;

do{

v=top.getStamp();

oldTop = top.getReference();

node.next = oldTop;

}

while(!top.compareAndSet(oldTop, node,v,v+1));

// }while(!top.compareAndSet(oldTop, node,top.getStamp(),top.getStamp()+1));

}

public Node pop(int time){

Node newTop;

Node oldTop;

int v;

do{

v=top.getStamp();

oldTop = top.getReference();

if(oldTop == null){

return null;

}

newTop = oldTop.next;

try {

TimeUnit.SECONDS.sleep(time);

}

catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

while(!top.compareAndSet(oldTop, newTop,v,v+1));

// }while(!top.compareAndSet(oldTop, newTop,top.getStamp(),top.getStamp()));

return oldTop;

}

public void get(){

Node node = top.getReference();

while(node!=null){

System.out.println(node.getItem());

node = node.getNode();

}

}

}

注意：不能使用注释中的方式，否则就和单纯使用原子变量没有区别了

AtomicMarkableReference可以原子更新一个布尔类型的标记位和引用类型，看下面的例子：

AtomicMarkableReference top = new AtomicMarkableReference(null,true);

public void push(Node node){

Node oldTop;

Boolean v;

do{

v=top.isMarked();

oldTop = top.getReference();

node.next = oldTop;

}

while(!top.compareAndSet(oldTop, node,v,!v));

}

总结

以上就是本文关于浅谈Java中ABA问题及避免的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题，如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！

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