簡介ABA問題

在多執行緒計算中，在同步期間會發生aba問題，當乙個位置被讀取兩次，兩次讀取具有相同的值，並且「值相同」用於指示「什麼都沒有改變」時。

但是，另乙個執行緒可以在兩次讀取之間執行並更改值，執行其他工作，然後將值改回，因此，即使第二個執行緒的工作違反了該假設，也使第乙個執行緒認為「什麼都沒有改變」。

當多個執行緒（或程序）訪問共享資料時，會發生aba問題。以下是將導致aba問題的事件序列：

儘管 p1 可以繼續執行，但是由於共享記憶體中的「隱藏」修改，因此行為可能不正確。

實現無鎖資料結構時，會遇到aba問題的常見情況：

如果從列表中刪除乙個專案，將其刪除，然後分配乙個新專案並將其新增到列表中；

由於mru記憶體分配，分配的物件通常與刪除的物件位於同一位置。因此，指向新專案的指標通常等於指向舊專案的指標，從而導致aba問題。

以下是乙個 lock-free 的棧的實現，但是它有 aba的問題。

/* ***** lock-free stack which suffers from aba problem.*/
class
stack
// the stack has changed, start over.}}
//// pushes the object specified by obj_ptr to stack.
//void
push
(obj* obj_ptr)
// the stack has changed, start over.}}
};

看以下事件序列：

假設棧初始的時候是這樣的： top -> a -> b -> c

thread 1 calls pop(), pop()實現的**片段如下：

ret_ptr = a;
next_ptr = ret_ptr-
>next;
// next_ptr is b 
// <----- 被搶占 
if(top_ptr.
compare_exchange_weak
(a, b)
)

注意，如上注釋所示，在執行 compare_exchange_weak()之前，thread_1 被 thread_2 搶占執行。

thread 2 搶占 thread 1 後，做了下面這些事：

pop()
;// the stack is top->b->c 
pop();
// the stack is top->c 
delete b;
push
(a);
// the stack is top->a->c

thread 1 拿回 cpu 繼續執行

compare_exchange_weak
(a, b)

此時，在compare_exchange_weak內部做的比較（即比較棧頂與 ret_ptr），會發現是相等的，因為現在棧頂就是 a.

所以，thread 1 就把棧頂設為了 b.

但是，b指標已經被 delete 了，在c++中，訪問這樣的野指標會導致未定義行為。這將導致 crash，資料損壞，或者貌似工作正常。這樣的bug比較很難定位。

常見的解決方法是新增額外的「標籤」或「標記」位。例如，在指標上使用比較和交換的演算法可能會使用位址的低位來指示已成功修改指標的次數(注：這裡指的是 tagged pointer 的方法)。因此,即使位址相同，下一次比較和交換也將失敗，因為標記位將不匹配。由於第二個a與第乙個a略有不同，因此有時稱為aba』.

這樣的標記狀態引用也用於事務性儲存器中。儘管可以使用帶標記的指標來實現，但是如果可以使用雙倍寬度的cas，則首菜單獨的標記字段。

如果「標籤」字段迴繞，那麼針對aba的保證將不再有效。但是，已經觀察到，在當前現有的cpu上，並且使用60位標籤，只要程式壽命（即，不重新啟動程式）限制為10年，就不可能進行環繞。另外，有人說，出於實際目的，通常有40-48位的標籤就足夠了，以保證不會纏繞。由於現代cpu（特別是所有現代x64 cpu）傾向於支援128位cas操作，因此可以針對aba做出可靠保證。

簡介ABA問題

理解ABA問題

ABA問題及解決

CAS的ABA問題詳解

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