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 AtomicStampedReference是一個帶有時間戳的對象引用，能很好的解決CAS機制中的ABA問題，這篇文章將通過案例對其介紹分析。

一、ABA問題

ABA問題是CAS機制中出現的一個問題，他的描述是這樣的。我們直接畫一張圖來演示，

什么意思呢?就是說一個線程把數據A變為了B，然后又重新變成了A。此時另外一個線程讀取的時候，發現A沒有變化，就誤以為是原來的那個A。這就是有名的ABA問題。ABA問題會帶來什么后果呢?我們舉個例子。

一個小偷，把別人家的錢偷了之后又還了回來，還是原來的錢嗎,ABA問題也一樣，如果不好好解決就會帶來大量的問題。最常見的就是資金問題，也就是別人如果挪用了你的錢，在你發現之前又還了回來。但是別人卻已經觸犯了法律。

如何去解決這個ABA問題呢，就是使用今天所說的AtomicStampedReference。

二、AtomicStampedReference

1、問題解決

我們先給出一個ABA的例子，對ABA問題進行場景重現。

public class AtomicTest { 
 private static AtomicInteger index = new AtomicInteger(10); 
 public static void main(String[] args) { 
  new Thread(() -> { 
   index.compareAndSet(10, 11); 
   index.compareAndSet(11, 10); 
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ 
     "：10->11->10"); 
  },"張三").start(); 
   
  new Thread(() -> { 
   try { 
    TimeUnit.SECONDS.sleep(2); 
    boolean isSuccess = index.compareAndSet(10, 12); 
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ 
      "：index是預期的10嘛，"+isSuccess 
      +"   設置的新值是："+index.get()); 
   } catch (InterruptedException e) { 
    e.printStackTrace(); 
   } 
  },"李四").start(); 
 } 
} 

在上面的代碼中，我們使用張三線程，對index10->11->10的變化，然后李四線程讀取index觀察是否有變化，并設置新值。運行一下看看結果：

這個案例重現了ABA的問題場景，下面我們看如何使用AtomicStampedReference解決這個問題的。

public class AtomicTest2 { 
 private static AtomicInteger index = new AtomicInteger(10); 
 static AtomicStampedReference<Integer> stampRef  
       = new AtomicStampedReference(10, 1); 
 public static void main(String[] args) { 
  new Thread(() -> { 
   int stamp = stampRef.getStamp(); 
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
     + " 第1次版本號： " + stamp); 
   stampRef.compareAndSet(10, 11,stampRef.getStamp(),stampRef.getStamp()+1); 
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
     + " 第2次版本號： " + stampRef.getStamp()); 
   stampRef.compareAndSet(11, 10,stampRef.getStamp(),stampRef.getStamp()+1); 
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
     + " 第3次版本號： " + stampRef.getStamp()); 
  },"張三").start(); 
   
  new Thread(() -> { 
   try { 
    int stamp = stampRef.getStamp(); 
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
      + " 第1次版本號： " + stamp); 
    TimeUnit.SECONDS.sleep(2); 
    boolean isSuccess =stampRef.compareAndSet(10, 12, 
      stampRef.getStamp(),stampRef.getStamp()+1); 
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
      + " 修改是否成功： "+ isSuccess+" 當前版本 ：" + stampRef.getStamp()); 
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()  
      + " 當前實際值： " + stampRef.getReference()); 
   } catch (InterruptedException e) { 
    e.printStackTrace(); 
   } 
  },"李四").start(); 
 } 
} 

上面的代碼我們再來分析一下，我們會發現AtomicStampedReference里面增加了一個時間戳，也就是說每一次修改只需要設置不同的版本好即可。我們先運行一邊看看：

這里使用的是AtomicStampedReference的compareAndSet函數，這里面有四個參數：

compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp)。

(1)第一個參數expectedReference：表示預期值。

(2)第二個參數newReference：表示要更新的值。

(3)第三個參數expectedStamp：表示預期的時間戳。

(4)第四個參數newStamp：表示要更新的時間戳。

這個compareAndSet方法到底是如何實現的，我們深入到源碼中看看。

2、源碼分析

public boolean compareAndSet(V   expectedReference, 
                                V   newReference, 
                                int expectedStamp, 
                                int newStamp) { 
       Pair<V> current = pair; 
       return 
           expectedReference == current.reference && 
           expectedStamp == current.stamp && 
           ((newReference == current.reference && 
             newStamp == current.stamp) || 
            casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp))); 
   } 

剛剛這四個參數的意思已經說了，我們主要關注的就是實現，首先我們看到的就是這個Pair，因此想要弄清楚，我們再看看這個Pair是什么，

private static class Pair<T> { 
     final T reference; 
     final int stamp; 
     private Pair(T reference, int stamp) { 
         this.reference = reference; 
         this.stamp = stamp; 
     } 
     static <T> Pair<T> of(T reference, int stamp) { 
         return new Pair<T>(reference, stamp); 
     } 
 } 

在這里我們會發現Pair里面只是包存了值reference和時間戳stamp。

在compareAndSet方法中最后還調用了casPair方法，從名字就可以看到，主要是使用CAS機制更新新的值reference和時間戳stamp。我們可以進入這個方法中看看。

//底層調用的是UNSAFE的compareAndSwapObject方法 
 
 private boolean casPair(Pair<V> cmp, Pair<V> val) { 
     return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, pairOffset, cmp, val); 
 } 

三、總結

其實除了AtomicStampedReference類，還有一個原子類也可以解決，就是AtomicMarkableReference，它不是維護一個版本號，而是維護一個boolean類型的標記，用法沒有AtomicStampedReference靈活。因此也只是在特定的場景下使用。

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