CAS、ABA 与版本标记
CAS 根据“当前值仍等于预期值”这一条件完成原子更新。它适合把状态变化表达为一次可重试的转换，但调用方必须同时处理竞争失败、ABA 和副作用重复执行。
1. CAS 比较预期值再更新
AtomicInteger balance = new AtomicInteger(100);
boolean withdraw(int amount) {
while (true) {
int current = balance.get();
if (current < amount) {
return false;
}
if (balance.compareAndSet(current, current - amount)) {
return true;
}
}
}
compareAndSet(current, next) 只在变量仍为 current 时写入 next。成功的更新是这次状态转换的线性化点；失败表示期间有人修改过状态，调用方重新读取并判断。
CAS 解决的是一个变量上的条件更新。多个独立 CAS 不能自动组成事务。
2. 重试函数不能包含不可重复副作用
value.updateAndGet(current -> {
auditClient.send(current); // 不安全：函数可能执行多次
return current + 1;
});
原子类的更新函数可能在竞争失败后被重新调用。函数应当无副作用，并能根据输入重复计算。日志、扣款、网络请求等动作应放在 CAS 成功以后，并继续处理进程崩溃等业务一致性问题。
3. ABA 会丢失变化历史
线程 A 读到引用 A 后暂停；线程 B 将状态从 A 改成 B，又改回原来的 A。线程 A 的 CAS 只比较当前引用时仍会成功，但“状态从未变化”的前提已经失效。
ABA 是否有害取决于算法。普通计数从 10 变到 11 再回到 10，若操作只关心当前数值，可能没有问题；无锁栈节点被移除、复用并重新插入时，丢失历史可能破坏链表结构。
4. 将版本与值一起比较
AtomicStampedReference<Node> head =
new AtomicStampedReference<>(initial, 0);
int[] stamp = new int[1];
Node current = head.get(stamp);
boolean updated = head.compareAndSet(
current,
current.next(),
stamp[0],
stamp[0] + 1
);
AtomicStampedReference 原子比较引用和整数版本。即使引用回到原值，版本变化也会让旧 CAS 失败。AtomicMarkableReference 适合只需要一个逻辑删除标记的算法。
版本可能溢出，节点复用和内存回收也有各自约束。无锁数据结构还需要证明所有可能交错；增加时间戳本身不足以完成证明。
5. CAS 并不保证每个线程及时成功
CAS 避免了等待锁所有者，但高竞争下多个线程会重复读取、写缓存行并失败。系统整体可能持续前进，某个线程却多次失败；是否具备 lock-free、wait-free 等进度性质取决于完整算法，而不是是否调用了 CAS。
竞争明显时应考虑退避、分片、批处理或锁，并通过基准与 profile 验证。
6. 常见问题
6.1 CAS 是乐观锁吗
CAS 是原子条件更新原语，常用于实现乐观并发控制。把所有 CAS 代码都称为“锁”会掩盖它是否阻塞、怎样重试以及具有什么进度保证。
6.2 compareAndSet 比较对象内容还是引用
AtomicReference.compareAndSet 按引用身份比较预期引用。若业务要按版本或内容判断，应将需要比较的状态封装进一个不可变对象，并 CAS 整个引用，或者显式携带版本。
7. 面试题
7.1 什么是 ABA，什么时候需要处理
出现公司：阿里巴巴、蚂蚁集团
考察重点
- CAS 只比较当前值。
- 状态历史是否参与正确性。
- 版本标记与节点复用边界。
相关内容：第 3 节“ABA 会丢失变化历史”和第 4 节“将版本与值一起比较”。
参考回答
ABA 指线程读到 A 后，其他线程把值改成 B 又改回同一个 A，原线程的 CAS 仍会通过。若算法只关心当前值，它未必影响正确性；若节点是否被移除、复用等历史参与不变量，就会出错。
可以把版本和引用一起原子比较，例如使用 AtomicStampedReference，也可以通过不复用节点或专门的内存回收协议解决。最终要按完整数据结构的交错证明，而不是看到 A→B→A 就机械加版本号。