Java 並發編程：無鎖編程、CAS 與 ABA 問題

定義

無鎖編程：在多線程環境下不使用鎖，避免線程阻塞，實現多變量同步，規避競態與死鎖。

原理：CAS (Compare-And-Swap / Compare-And-Set)

CAS 是原子操作，比較內存值與預期值，相等則更新為新值。偽代碼：

int compare_and_swap(int* reg, int oldval, int newval) {
    ATOMIC();
    int old_reg_val = *reg;
    if (old_reg_val == oldval) *reg = newval;
    END_ATOMIC();
    return old_reg_val;
}

實際使用 GCC 內建：__sync_bool_compare_and_swap、__sync_val_compare_and_swap。典型用法：

while (true) {
    int oldval = val;
    if (__sync_bool_compare_and_swap(&val, oldval, newval)) break;
}

ABA 問題

線程 P1 讀取值 A，被搶佔。P2 將值改為 B 再改回 A。P1 恢復執行 CAS 時發現值仍為 A，誤以為未被修改，導致邏輯錯誤。

解決方法

引入版本戳或標記位（tag/stamp），如 AtomicStampedReference，標記變量是否被修改過。

參考

• Compare-and-swap
• ABA problem