AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference源码分析,解决cas ABA问题

时间:2022-12-13 18:57:20

 

cas的ABA问题就是 假设初始值为A,线程3和线程1都获取到了初始值A,然后线程1将A改为了B,线程2将B又改回了A,这时候线程3做修改时,是感知不到这个值从A改为了B又改回了A的过程:

AtomicStampedReference 本质是有一个int 值作为版本号,每次更改前先取到这个int值的版本号,等到修改的时候,比较当前版本号与当前线程持有的版本号是否一致,如果一致,则进行修改,并将版本号+1(当然加多少或减多少都是可以自己定义的),在zookeeper中保持数据的一致性也是用的这种方式;

AtomicMarkableReference则是将一个boolean值作是否有更改的标记,本质就是它的版本号只有两个,true和false,修改的时候在这两个版本号之间来回切换,这样做并不能解决ABA的问题,只是会降低ABA问题发生的几率而已;

看下面这个例子里面有主要源码的解析:

import java.util.concurrent.atomic.AtomicMarkableReference;import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;/** * 解决atomic类cas操作aba问题,解决方式是在更新时设置版本号的方式来解决,每次更新就要设置一个不一样的版本号,修改的时候,不但要比较值有没有变,还要比较版本号对不对,这个思想在zookeeper中也有体现; * @author Administrator * */public class AtomicStampedReferenceTest {	public final static AtomicStampedReference<String> ATOMIC_REFERENCE = new AtomicStampedReference<String>("abc", 0);	/**	 *	它里面只有一个成员变量,要做原子更新的对象会被封装为Pair对象,并赋值给pair;	private volatile Pair<V> pair;		先看它的一个内部类Pair ,要进行原子操作的对象会被封装为Pair对象	private static class Pair<T> {        final T reference;     //要进行原子操作的对象        final int stamp;       //当前的版本号        private Pair(T reference, int stamp) {            this.reference = reference;            this.stamp = stamp;        }        static <T> Pair<T> of(T reference, int stamp) { //该静态方法会在AtomicStampedReference的构造方法中被调用,返回一个Pair对象;            return new Pair<T>(reference, stamp);        }    }	现在再看构造方法就明白了,就是将原子操作的对象封装为pair对象	public AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp) {        pair = Pair.of(initialRef, initialStamp);    }                      获取版本号               就是返回成员变量pair的stamp的值           public int getStamp() {        return pair.stamp;    }	            原子修改操作,四个参数分别是旧的对象,将要修改的新的对象,原始的版本号,新的版本号            这个操作如果成功就会将expectedReference修改为newReference,将版本号expectedStamp修改为newStamp;	public boolean compareAndSet(V   expectedReference,                                 V   newReference,                                 int expectedStamp,                                 int newStamp) {        Pair<V> current = pair;                return            expectedReference == current.reference && expectedStamp == current.stamp //如果原子操作的对象没有更改,并且版本号也没有更改,             &&            (            	(newReference == current.reference &&newStamp == current.stamp) //如果要修改的对象与就的对象相同,并且新的版本号也与旧的版本号相同,也就是重复操作,这时候什么也不干            	||             	casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp)) //cas操作,生成一个新的Pair对象,替换掉旧的,修改成功返回true,修改失败返回false;             );    }	 * @param args	 */	public static void main1(String[] args) {		for (int i = 0; i < 100; i++) {			final int num = i;			final int stamp = ATOMIC_REFERENCE.getStamp();			new Thread() {				public void run() {					try {						Thread.sleep(Math.abs((int) (Math.random() * 100)));					} catch (InterruptedException e) {						e.printStackTrace();					}					if (ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet("abc", "abc2", stamp, stamp + 1)) {						System.out.println("我是线程:" + num + ",我获得了锁进行了对象修改!");					}				}			}.start();		}		new Thread() {			public void run() {				int stamp = ATOMIC_REFERENCE.getStamp();				while (!ATOMIC_REFERENCE.compareAndSet("abc2", "abc", stamp, stamp + 1))					;				System.out.println("已经改回为原始值!");			}		}.start();	}			/**AtomicMarkableReference 解决aba问题,注意,它并不能解决aba的问题 ,它是通过一个boolean来标记是否更改,本质就是只有true和false两种版本来回切换,只能降低aba问题发生的几率,并不能阻止aba问题的发生,看下面的例子**/	public final static AtomicMarkableReference<String> ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE = new AtomicMarkableReference<String>("abc" , false);		public static void main(String[] args){		//假设以下操作由不同线程执行		System.out.println("mark:"+ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.isMarked()); //线程1 获取到mark状态为false,原始值为“abc”		boolean thread1 = ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.isMarked();		System.out.println("mark:"+ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.isMarked()); //线程3获取到mark状态为false ,原始值为“abc”		boolean thread2 = ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.isMarked();		System.out.println("change result:"+ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.compareAndSet("abc", "abc2", thread1, !thread1)); //线程1 更改abc为abc2				System.out.println("mark:"+ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.isMarked()); //线程2获取到mark状态为true ,原始值为“abc2”		boolean thread3 = ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.isMarked();		System.out.println("change result:"+ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.compareAndSet("abc2", "abc", thread3, !thread3));//线程2 更改abc2为abc				System.out.println("change result:"+ATOMIC_MARKABLE_REFERENCE.compareAndSet("abc", "abc2", thread2, !thread2));//线程3更改abc为abc2;		//按照上面的执行顺序,3此修改都修改成功了,线程1与线程2拿到的mark状态都是false,他俩要做的操作都是将“abc”更改为“abc2”, 只是线程2在线程1和线程3中间做了一次更改,最后线程2做操作的时候并没有感知到线程1与线程3的更改;	}	}