AtomicStampedReference详解

一、AtomicStampedReference的定义和概念

AtomicStampedReference是java.util.concurrent.atomic包中的一个类，它是一个原子引用，它用于解决CAS操作中的ABA问题。它的一个重要特点是它可以让程序员对每个引用值关联一个“标记值”。

这个类不仅可以解决ABA问题，还可以解决CAS操作过程中可能会出现的延迟问题。在利用CAS操作对变量值进行修改时，如果原值和要修改的值不一致，那么就会不断地进行尝试，直到成功为止。如果在这个过程中有其他线程修改了同一个变量，那么就会出现延迟情况。AtomicStampedReference类通过引入“标记值”，使得CAS操作可以在可控制的时间范围内完成。

AtomicStampedReference类的构造方法如下：

public AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp)

其中，initialRef表示初始化的引用值，initialStamp表示初始化的“标记值”。

二、AtomicStampedReference的基本使用方式

在使用AtomicStampedReference时，需要对引用值和“标记值”进行修改时，只能同时修改。例如，将newValue的引用值和newStamp的“标记值”同时修改为新的引用值和“标记值”：

public boolean compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp)

这个方法与AtomicReference类的compareAndSet方法类似，但是需要传入一个额外参数expectedStamp，表示对比的“标记值”。

在使用AtomicStampedReference类时，操作的引用值和“标记值”都可以使用get和set方法进行读写操作：

public V getReference()
public int getStamp()
public void set(V newReference, int newStamp)

使用这些方法时，需要注意的是，它们都是原子性的操作。

三、AtomicStampedReference的应用场景

AtomicStampedReference的应用场景非常广泛，大多数情况下，都是用来解决CAS操作中的ABA问题。ABA问题的情况很多，比如在实现无锁数据结构时，多个线程可能会同时读取同一个节点，并且在读取操作和修改操作之间，其他线程可能会修改这个节点或者它的前驱节点。为了解决ABA问题，可以使用AtomicStampedReference类进行操作。

另外，AtomicStampedReference还可以用作版本控制器，通过修改“标记值”来实现版本控制，这可以用于协同工作、协同编辑和分布式事务实现等领域。

四、AtomicStampedReference与AtomicReference的比较

AtomicStampedReference类与AtomicReference类都是用于解决CAS操作中的一些问题，但是AtomicStampedReference类引入了额外的“标记值”来解决ABA和延迟问题，而AtomicReference类则没有这样的机制。因此，在某些情况下，AtomicStampedReference类更加灵活，但是也更加复杂。

通常情况下，如果只需要使用AtomicReference类完成同步操作，那么就无需引入AtomicStampedReference类。只有在存在ABA或者延迟问题时，才需要考虑使用AtomicStampedReference类。

完整代码示例

import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;

public class AtomicStampedReferenceDemo {

    static AtomicStampedReference integer = new AtomicStampedReference<>(100, 0);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int stamp = integer.getStamp(); // 读取初始化时的标记值
        final Integer reference = integer.getReference(); // 读取初始化时的引用值

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            Integer value = integer.getReference();
            int stamp = integer.getStamp();
            System.out.println("Thread1 before: value=" + value + ", stamp=" + stamp);
            boolean success = integer.compareAndSet(reference, reference + 1, stamp, stamp + 1);
            System.out.println("Thread1 after: success=" + success + ", value=" + integer.getReference() + ", stamp=" + integer.getStamp());
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            Integer value = integer.getReference();
            int stamp = integer.getStamp();
            System.out.println("Thread2 before: value=" + value + ", stamp=" + stamp);
            boolean success = integer.compareAndSet(reference + 1, reference, stamp + 1, stamp + 2);
            System.out.println("Thread2 after: success=" + success + ", value=" + integer.getReference() + ", stamp=" + integer.getStamp());
        });

        t1.start(); // 线程1增加reference的值，并修改stamp的值
        t1.join();
        t2.start(); // 线程2将reference的值修改为原来的值，并且将stamp的值再加1
        t2.join();

        System.out.println("Final value=" + integer.getReference() + ", stamp=" + integer.getStamp()); // 最终的结果
    }
}