Java原子类中可以靠版本号比较为什么还需要CAS操作?以及ABA问题到底是什么?

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问题

最近面试面试官提到java原子类可以通过CAS保证操作的原子性，但缺点是产生了ABA问题，所以可通过版本号比较。那为什么不直接通过版本号比较呢？ 这是一个问题，我还有一个疑惑就是ABA问题在什么情况下会造成影响，值一样不就行了吗。

回答

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的确可以只比较版本号，实际上一些外部KV存储的CAS经常就是只比较版本号的，但是你的目标并不是原子性地递增一个版本，而是原子性地在递增版本的同时设置值，保证这两个操作一起形成一个原子操作。所以需要拼一下。如果只想看版本是否更新，就不需要。

CAS的价值并不是说最后更新成正确的值就好，如果这样那只要每次都直接set就好了。它的价值是形成乐观锁，保证在两次commit之间没有其他commit，很多情况下从读取前一个值到CAS之间的过程中，并不仅仅用到了这个数值。

最典型的情况下，这个值可以是个引用（指针），操作者读取了引用指向的对象内部的内容，创建新对象，然后将新对象通过CAS设置上去，完成一次事务。如果这个过程中发生了ABA，回到A的时候，虽然指向的地址没有变化，但对象内部的内容可能发生了变化，这就会导致错误。

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我觉得java的AtomicStampedReference确实蛮坑爹的，每次cas不管成功失败都会new出一个对象，性能有一定影响。最好的解法是像c++的folly库一样能偷64位指针的高16位做stamp，但是java语言层面规定的太死，玩不了这种hack。

不要用Reference，而用数组下标做指针，用Atomic记录下标，偷高位的bit做stamp，可以绕开AtomicStampedReference，但这样GC又成了问题…反正挺麻烦的。

ABA给你举个例子你就懂了，假如我有个链表W->X->Y->Z，我要删除X，如果我只做W.next.CompareAndSet(X, X.next)的话，如果这个线程CAS前被挂起，另一个线程删掉了X，X被GC了，又另一个线程new了个node，叫nX好了，插入到W和Y中间，而刚好分配给他X原来的地址，链表就变成了 W->nX->Y->Z，这时候第一个线程醒了，CompareAndSet仍然会成功，因为X和nX地址一样，就把nX删掉了，而逻辑上X和nX是不同的node，第一个线程逻辑正确的操作是不去动链表，返回false（没找到X）。如果用了StampedReference每次修改以后stamp+1，就可以避免这种情况。

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不熟悉什么java原子类怎么还有版本号一说，CAS是动作，版本号是为了确认引用的对象还之前读到的那个。

ABA是指引用（指针）值没变，但实际对象变化了（新生成的），之前那个已经被回收了，所以版本号严格递增，就知道这个改变是否发生过了。

理论上版本号也不是一个合法的方案，因为版本号也会溢出循环。实际应用中考虑这个时间周期一般很长，就认为几乎不可能遇到。如果是为了合成为一个原子操作，那么就肯定都要比较了，因为CAS不是为检查版本号而设计的，而且它被发明的时候没有理论的指导，就是觉得简单又强大。

后来理论上说的是只要CAS就能干一大票事了，但实践中想要达到理论的效果，似乎又总有点力不从心的地方，所以变着花样从各个角度去增强它。

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