Handle table中CAS操作与A-B-A Problem解析

在研究handle table的时候顺便研究的东西。Baidu了下，发现国内这方面的资料几乎没得，然后就准备瞎bb下，为下面的一篇介绍handle table的结构做准备。

关于lock-free data structure。以及解决这个问题中使用的CAS（compare and swap）操作。以及使用CAS操作的时候出现的A-B-A Problem。

对于lock-free data structure问题的解决，一般是使用流行的CAS操作。来防止需要读写的区域的数值和预期的数值不一样的情况。

Shared,non-blocking的数据结构，和shared blocking的数据结构相比，采用了比较原始的同步方法。咱讨论最多的一个同步方法，就是CAS（compare and swap）。

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

       关于CAS操作的伪代码如下：

CAS(A,B,C)

BEGIN ATOMIC

if (A==C) {A=B; return TRUE; }

else { return FALSE; }

END ATOMIC

在使用CAS操作的时候，在计算之前，首先记录下一个变量的值。经常是记录一个shared data structure 实现的pointer。然后把这个变量的值存起来。这个时候，当得到了这个变量的新的值，需要update这个共享变量的数值的时候，就需要采用CAS操作来自动update这个共享变量的值。

CAS操作首先检查shared var的值和已经保存起来的值是不是一样的，如果是一样的，就执行update操作。如果不是一样的，就报错。

如果操作失败了的话，就使用这个shared var的新的值来重新做一次计算操作。这个原理，和数据库管理系统里面的并发控制是非常类似的。然后，就把这个shared var所在的link list里面相关的节点，指向一个新的node。这个过程就叫做swap。

就如上面的伪代码里面给出的实现，下面给一个代码实现：

bool cas(volatile word* memory, word newValue, word expectedValue)

{

       atomically

       {

              if(*memory == expectedValue)

              {

                     *memory = newValue;

                     return true;

              }

              return false;

       }

}

这里介绍了对共享变量的最常用的CAS操作，那么使用这个操作的时候，会出现一个比较经典的问题，叫做A-B-A Problem。

ABA Problem就是譬如一个共享变量A，需要update到一个新的值C，而记录这个变量的值是B，此时A=B；在记录和update的这段时间中，这个共享变量被其余的job或者是thread操作修改了很多次，但是在update之前，还是回到了最开始的值。这就叫做ABA Problem。在构造一个特定的程序的时候，就会出现问题。

下面是在一个调用stack里面的ABA Problem：