导语：Java面试必考问题：如何解决CAS算法的ABA问题

前文《Java面试必考问题：CAS如何保证原子性？ 》中介绍过CAS算法。JDK5增加JUC包（java.util.concurrent），其中Atomic原子类都使用了CAS操作。这些CAS操作基于Unsafe类中的native方法实现。

在资源竞争少时，CAS基于硬件实现，不进入内核，不切换线程，操作自旋几率小，相比synchronized，CAS有更高的性能。但CAS也有一些问题：

ABA问题自旋开销只能保证一个共享变量的原子操作

CAS

如果CAS操作自旋长时间不成功会给CPU带来非常大的执行开销。

另外，当操作涉及多个共享变量时，CAS操作无效。这时我们可以考虑用AtomicReference引用类型来封装多个字段，来保证多变量操作的原子性。

ABA问题

ABA问题

上图展示了ABA问题的出现：变量 var 初次读时是 A 值，被赋值时也是 A 值，但期间变量被其他线程一度赋值成B值,后来又改回 A 值，CAS会误认为变量 var 从没被修改过。这样就语义就违背了真实情况。

那么如何解决ABA问题？

通过加入版本号或者其他标识，来识别变量是否被修改过，避免ABA问题

我们可以通过加一个版本号 version 来解决ABA问题。对于所有使用变量 var 的线程，如果修改了变量的值，都需要将对应的版本号 version 进行递增。CAS在进行变量前后值的对比时，除了要对比原来的变量值，还要对比版本号的值是否一样，这样就解决了ABA问题。

乐观锁的实现机制主要包括版本号机制（给数据加一个版本号，数据被修改版本号会加一，更新时读取版本号，若读取到的版本号和之前一致才更新，否则驳回）。

JUC包的解决方案

在JUC包中提供了AtomicStampedReference 和 AtomicMarckableReference 类，这两个类具有监测ABA问题的能力。其中的 compareAndSet() 方法首先检查当前对象值是否等于预期值，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将对象值和标志的值都更新为新值。

AtomicStampedReference 在构造方法中加入了类似时间戳（stamp）的字段作为标识，采用自增 int 作为 stamp，在stamp不重复的前提下可以解决ABA问题，AtomicStampedReference 可以获知对象值被更改了几次。

如果我们不需要知道对象值被更改几次，而仅需要知道是否被更改过的话，那么可以使用AtomicMarkableReference，这个类用 boolean变量 表示变量是否被更改过。

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