• 定義
• 原理
• ABA問題
  • 解決方法

定義

無鎖程式設計是指在不使用鎖的情況下，在多執行緒環境下實現多變數的同步。即在沒有執行緒阻塞的情況下實現同步。這樣可以避免競態、死鎖等問題。

原理

CAS是指Compare-and-swap或Compare-and-Set
CAS是一個原子操作，用於多執行緒環境下的同步。它比較記憶體中的內容和給定的值，只有當兩者相同時（說明其未被修改），才會修改記憶體中的內容。
實現如下：

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;
}

或

bool compare_and_swap(int *accum, int *dest, int newval)
{
  if (*accum == *dest) {
      *dest = newval;
      return true;
  } else {
      *accum = *dest;
      return false;
  }
}

返回bool值得好處是可以知道是否設定成功。

在實際環境中，使用的是：

bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval, type newval, ...)
type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval, type newval, ...)

在使用CAS時，需要先獲取操作變數的值並放到oldval中，之後呼叫cas函式，直到呼叫成功。例如給變數val賦值

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

ABA問題

在多執行緒環境中，使用lock-free的CAS時，如果一個執行緒對變數修改2次，第2次修改後的值和第1次修改前的值相同，那麼可能就會出現ABA問題。以上面的例子為例：
假設有兩個執行緒P1和P2，P1執行完int oldval=val後被其他執行緒搶佔。P2執行緒在此期間修改了val的值（可能多次修改），但最終val的值和修改前一樣。當P1執行緒之後執行CAS函式時，並不能發現這個問題。這就是ABA問題。

解決方法

一個常用的方法是新增額外的“tag”或“stamp”位來標記是指標是否被修改過。