AtomicStampedReference是一个带有时间戳的对象引用，能很好的解决CAS机制中的ABA问题，这篇文章将通过案例对其介绍分析。

一、ABA问题

ABA问题是CAS机制中出现的一个问题，他的描述是这样的。我们直接画一张图来演示，

什么意思呢？就是说一个线程把数据A变为了B，然后又重新变成了A。此时另外一个线程读取的时候，发现A没有变化，就误以为是原来的那个A。这就是有名的ABA问题。ABA问题会带来什么后果呢？我们举个例子。

一个小偷，把别人家的钱偷了之后又还了回来，还是原来的钱吗,ABA问题也一样，如果不好好解决就会带来大量的问题。最常见的就是资金问题，也就是别人如果挪用了你的钱，在你发现之前又还了回来。但是别人却已经触犯了法律。

如何去解决这个ABA问题呢，就是使用今天所说的AtomicStampedReference。

二、AtomicStampedReference

1、问题解决

我们先给出一个ABA的例子，对ABA问题进行场景重现。

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");

},"张三").start();

new Thread(() -> {

try {

TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

boolean isSuccess = index.compareAndSet(10, 12);

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+

"：index是预期的10嘛，"+isSuccess

+"   设置的新值是："+index.get());

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

},"李四").start();

}

}

在上面的代码中，我们使用张三线程，对index10->11->10的变化，然后李四线程读取index观察是否有变化，并设置新值。运行一下看看结果：

这个案例重现了ABA的问题场景，下面我们看如何使用AtomicStampedReference解决这个问题的。

public class AtomicTest2{

private static AtomicInteger index = new AtomicInteger(10);

static AtomicStampedReference 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次版本号： " + stamp);

stampRef.compareAndSet(10, 11,stampRef.getStamp(),stampRef.getStamp()+1);

System.out.println(Thread.currentThread().getName()

+ " 第2次版本号： " + stampRef.getStamp());

stampRef.compareAndSet(11, 10,stampRef.getStamp(),stampRef.getStamp()+1);

System.out.println(Thread.currentThread().getName()

+ " 第3次版本号： " + stampRef.getStamp());

},"张三").start();

new Thread(() -> {

try {

int stamp = stampRef.getStamp();

System.out.println(Thread.currentThread().getName()

+ " 第1次版本号： " + 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+" 当前版本 ：" + stampRef.getStamp());

System.out.println(Thread.currentThread().getName()

+ " 当前实际值： " + stampRef.getReference());

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

},"李四").start();

}

}

上面的代码我们再来分析一下，我们会发现AtomicStampedReference里面增加了一个时间戳，也就是说每一次修改只需要设置不同的版本好即可。我们先运行一边看看：

这里使用的是AtomicStampedReference的compareAndSet函数，这里面有四个参数：

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

(1)第一个参数expectedReference：表示预期值。

(2)第二个参数newReference：表示要更新的值。

(3)第三个参数expectedStamp：表示预期的时间戳。

(4)第四个参数newStamp：表示要更新的时间戳。

这个compareAndSet方法到底是如何实现的，我们深入到源码中看看。

2、源码分析

public boolean compareAndSet(V   expectedReference,

V   newReference,

int expectedStamp,

int newStamp){

Pair current = pair;

return

expectedReference == current.reference &&

expectedStamp == current.stamp &&

((newReference == current.reference &&

newStamp == current.stamp) ||

casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp)));

}

刚刚这四个参数的意思已经说了，我们主要关注的就是实现，首先我们看到的就是这个Pair，因此想要弄清楚，我们再看看这个Pair是什么，

private static class Pair{

final T reference;

final int stamp;

private Pair(T reference, int stamp){

this.reference = reference;

this.stamp = stamp;

}

static  Pair of(T reference, int stamp){

return new Pair(reference, stamp);

}

}

在这里我们会发现Pair里面只是包存了值reference和时间戳stamp。

在compareAndSet方法中最后还调用了casPair方法，从名字就可以看到，主要是使用CAS机制更新新的值reference和时间戳stamp。我们可以进入这个方法中看看。

//底层调用的是UNSAFE的compareAndSwapObject方法

private boolean casPair(Pair cmp, Pair val){

return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, pairOffset, cmp, val);

}

三、总结

其实除了AtomicStampedReference类，还有一个原子类也可以解决，就是AtomicMarkableReference，它不是维护一个版本号，而是维护一个boolean类型的标记，用法没有AtomicStampedReference灵活。因此也只是在特定的场景下使用。