0

0

Java面试——CAS原理与ABA问题的解决方法

星降

星降

发布时间:2026-01-09 12:04:34

|

850人浏览过

|

来源于php中文网

原创

CAS是JVM借助CPU原子指令实现的乐观无锁同步机制,Java通过Unsafe类方法封装并由Atomic*类(如AtomicInteger)间接使用,其核心是“比较并交换”值,失败则重试。

java面试——cas原理与aba问题的解决方法

什么是CAS,它在Java里靠什么实现

CAS(Compare-And-Swap)不是Java语言层的语法,而是JVM底层借助CPU提供的原子指令(如x86的cmpxchg)实现的无锁同步机制。Java中真正暴露给开发者的是Unsafe.compareAndSwapInt这类方法,但日常几乎不会直接调用——它们被封装在java.util.concurrent.atomic包里,比如AtomicInteger.incrementAndGet()内部就走CAS循环。

关键点在于:CAS操作是“乐观”的,它假设没有竞争,先读取当前值A,再尝试把值从A更新为B;如果期间其他线程改过这个变量(即内存中已不是A),整个操作就失败,通常会重试。

  • 所有Atomic*类(如AtomicReferenceAtomicLong)都依赖CAS,不是synchronized或Lock
  • Unsafe是受限API,JDK 9+默认禁止反射访问,所以别试图绕过Atomic*自己调compareAndSwapObject
  • CAS成功与否只看值是否匹配,不关心“谁改的”或“为什么改的”——这正是ABA问题的根源

ABA问题到底出在哪,为什么incrementAndGet不会暴露它

ABA问题发生在:某个变量值从A→B→A,而CAS操作只比对“当前是否等于A”,误判为“没人动过”,于是错误地执行了更新。典型场景是链表式结构(如无锁、无锁队列)中节点被回收又复用。

但像AtomicInteger.incrementAndGet()这种简单计数器基本不会遇到真实ABA问题,因为整型值极少出现“被改回原值还带语义正确性”的情况;而AtomicReference指向对象引用时,若对象被释放后又被新对象复用同一内存地址(尤其在非托管环境或某些JNI场景),才可能触发。

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

Delphi 7应用编程150例 全书内容 CHM版
Delphi 7应用编程150例 全书内容 CHM版

Delphi 7应用编程150例 CHM全书内容下载,全书主要通过150个实例,全面、深入地介绍了用Delphi 7开发应用程序的常用方法和技巧,主要讲解了用Delphi 7进行界面效果处理、图像处理、图形与多媒体开发、系统功能控制、文件处理、网络与数据库开发,以及组件应用等内容。这些实例简单实用、典型性强、功能突出,很多实例使用的技术稍加扩展可以解决同类问题。使用本书最好的方法是通过学习掌握实例中的技术或技巧,然后使用这些技术尝试实现更复杂的功能并应用到更多方面。本书主要针对具有一定Delphi基础知识

下载
  • Java堆上对象地址由JVM管理,一般不会复用已回收对象的地址,所以纯Java代码中ABA概率极低
  • 但并发数据结构(如ConcurrentLinkedQueue)内部确实要处理ABA,它用的是带版本号的引用(AtomicStampedReference
  • 不要以为“没看到报错”就代表没ABA——它可能导致逻辑错误而非崩溃,比如跳过本该处理的节点

AtomicStampedReference怎么破ABA,stamp真能防住所有情况

AtomicStampedReference把“值”和“版本戳(stamp)”打包成一对,CAS变成“比较值+戳都相等才更新”,每次修改值时主动递增stamp,从而区分A→B→A和真正的未修改。

AtomicStampedReference ref = new AtomicStampedReference<>("A", 0);
int[] stampHolder = {0};
String prev = ref.getReference();
int prevStamp = ref.getStamp();
boolean success = ref.compareAndSet(prev, "B", prevStamp, prevStamp + 1);

注意:stamp是int类型,有溢出风险(Integer.MAX_VALUE后变负),但实际中只要不每秒几百万次更新,基本不用怕。更关键的是——stamp必须由业务逻辑控制递增,不能全交给CAS自动管理。

  • 如果你用AtomicStampedReference但始终传同一个stamp值,那就跟普通AtomicReference区别
  • stamp不是时间戳,也不绑定系统时钟;它只是个手动维护的序列号,意义完全取决于你怎么用
  • 某些场景下,stamp本身也可能被ABA(比如两个线程各自+1再-1),但概率远低于原始值ABA,且影响有限

还有没有更轻量或更彻底的替代方案

除了加stamp,还有两种常用思路:一种是彻底避免复用(如使用对象标识符代替引用),另一种是换数据结构(如用ThreadLocal隔离或改用ReentrantLock)。但这些都不是“通用解”,得看场景。

  • AtomicMarkableReference只带一个布尔标记位,适合只需要区分“是否被改过”的简单场景,比stamp省内存
  • 无锁算法里常用“惰性删除”+“标记指针高位”(如用最低位做mark),但Java无法直接操作指针,得靠UnsafeVarHandle,JDK 9+推荐后者
  • 别为了防ABA强行套AtomicStampedReference——如果业务逻辑本身不依赖引用稳定性(比如只是缓存开关状态),那ABA根本无关紧要

真正容易被忽略的是:ABA从来不是独立存在的问题,它总和具体的数据结构设计耦合。没想清楚“为什么需要无锁”“哪些操作必须原子”之前,先别急着选方案。

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

829

2023.06.15

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

735

2023.07.05

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

733

2023.07.31

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

396

2023.08.01

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

398

2023.08.02

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

446

2023.08.02

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

430

2023.08.02

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

16925

2023.08.03

c++主流开发框架汇总
c++主流开发框架汇总

本专题整合了c++开发框架推荐,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

3

2026.01.09

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 2.4万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 6.4万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 44.2万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号