CAS下的ABA问题及优化方案！技术交流，没必要张口闭口就...（第44讲）

《架构师之路：架构设计中的100个知识点》

44.ABA问题

《库存扣减异常怎么办？（41）》采用CAS思想，两行代码解决并发扣减异常。

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有童鞋留言：那ABA问题呢？

今天和大家聊聊CAS下的ABA问题。

前文回顾：

如何巧用CAS机制，1行代码搞定并发导致的库存异常问题？

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将库存设置接口执行的：

update stock set num=$y where sid=$sid

升级为：

update stock set num=$num_new where sid=$sid

and num=$num_old

画外音：加了一个初始条件比对。

这样的话，两个并发的库存设置，只会有一个成功，保证了数据的一致性。

可能存在什么问题？

CAS乐观锁机制确实能够提升吞吐，并保证一致性，但在极端情况下可能会出现ABA问题。

什么是ABA问题？

考虑如下操作：

1. 并发1（上）：获取出数据的初始值是A，后续计划实施CAS乐观锁，期望数据仍是A的时候，修改才能成功；

2. 并发2：将数据修改成B；

3. 并发3：将数据修改回A；

4. 并发1（下）：CAS乐观锁，检测发现初始值还是A，进行数据修改；

上述并发环境下，并发1在修改数据时，虽然还是A，但已经不是初始条件的A了，中间发生了A变B，B又变A的变化，此A已经非彼A，数据却成功修改，可能导致错误，这就是CAS引发的所谓的ABA问题。

库存操作，出现ABA问题并不会对业务产生影响。

再看一个堆栈操作的例子：

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并发1（上）：读取栈顶的元素为“A1”；

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并发2：进行了2次出栈；

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并发3：又进行了1次出栈；

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并发1（下）：实施CAS乐观锁，发现栈顶还是“A1”，于是修改为A2；

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此时会出现系统错误，因为此“A1”非彼“A1”。

为什么会导致ABA问题？

ABA问题导致的原因，是CAS过程中只简单进行了“值”的校验，再有些情况下，“值”相同不会引入错误的业务逻辑（例如库存），有些情况下，“值”虽然相同，却已经不是原来的数据了。

ABA问题如何优化？

CAS不能只比对“值”，还必须确保的是原来的数据，才能修改成功。

最常见的实践是：通过“版本号”比对，一个数据一个版本，版本变化，即使值相同，也不应该修改成功。

库存的并发读写例子，引入版本号的具体实践如下：

（1）库存表由

stock(sid, num)

升级为

stock(sid, num, version)

（2）查询库存时同时查询版本号

select num from stock where sid=$sid

升级为

select num, version from stock where sid=$sid

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假设有并发操作，都会将版本号查询出来

（3）设置库存时，必须版本号相同，并且版本号要修改

旧版本“值”比对CAS

update stock

set num=num_new where sid=sid

and num=$num_old

升级为“版本号”比对CAS

update stock

set num=num_new, version=version_new

where sid=sid and version=version_old

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此时假设有并发操作，第一个操作，比对版本号成功，于是把库存和版本号都进行了修改。

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同时存在的第二个并发操作，比对版本号发生了变化，也是库存应该修改失败。

稍作总结

1. select&set业务场景，在并发时会出现一致性问题；

2. 基于“值”的CAS乐观锁，可能导致ABA问题；

3. CAS乐观锁，必须保证修改时的“此数据”就是“彼数据”，应该由“值”比对，优化为“版本号”比对；

另外，具体到库存业务，如果之前没有设计版本号，使用“值对比”就可以了，没有必要大费周章升级为为“版本号对比”。技术方案，是为了解决问题，而不是为了炫技。

知其然，知其所以然。

思路比结论更重要。