为什么原子操作被认为是线程安全的？

Question

原子操作是如何实现线程安全的？我已经在维基百科有关线程安全的文章中阅读了相关内容。但该文章并没有真正解释背后的过程。换句话说，为什么线程A执行的“原子”操作不能被线程B打断？

- ayoubuntu

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嗯... 因为它是“原子级”的，也就是最小的可能单元，或者说是“不可分割的”... - K-ballo

它们并不能神奇地使你的程序具备线程安全性... - zch

真的吗？关闭了？人们甚至有没有“阅读”像“不是一个真正的问题”这样的原因？ :-) 这似乎不属于“模糊、含糊、不完整、过于宽泛或修辞”的任何一种。 - paxdiablo

“@paxdiablo，‘我想知道原子操作为什么被认为是线程安全的’这句话有点令人困惑。但我同意重新打开投票。” - assylias

@assylias - 你说得有一定道理。但我认为这可能是因为楼主对英语掌握不够好。我们会尽量包容这种情况。(你也可以自由编辑问题的标题以消除混淆...) - Stephen C

Answer 1

原子操作要么完成，要么完全未完成。其他线程将无法看到操作“正在进行”--它永远不会被视为部分完成状态。在这个上下文中，“原子”一词的含义就是这样。

使这个保证成立的后台魔术因实现而异。对于并发设计，您只能依赖于执行的全部或无事可做的保证。

- Mel Nicholson

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我认为在这种情况下“原子”并不是指这个意思，在这种情况下操作总是完成的...但无论如何这都是离题了。 - K-ballo

@K-ballo，这可能是对答案意图的误解。我认为它并没有建议关系数据库的提交/回滚语义。原子操作要么未完成（之前），要么已完成（之后），不存在在操作进行到一半时进行线程切换的可能性。 - paxdiablo

@MelNicholson：是的，现在我明白你的意思了。 - K-ballo

@Mel Nicholson 谢谢兄弟，这正是我想要的。 - ayoubuntu

Answer 2

但他们并没有真正解释背后的过程，换句话说，为什么线程A执行的原子操作不能被线程B中断？

他们不解释背后的过程是因为这高度依赖于实现。例如，它取决于可用于在实现平台上执行此类操作的硬件指令。

但您不需要担心这个。您不应该关心原子性（例如非中断性）是如何实现的。您应该仅依赖于AtomicXxx类API提供的保证，即某些操作将以原子方式执行，并根据这些保证构建您的高级线程安全性。

但请注意，AtomicXxx类的原子性属性仅适用于单个操作。 AtomicXxx操作序列不会被原子地执行，因此不会自动成为线程安全。

简而言之，如果您使用AtomicXxx类来实现线程安全，则需要“了解您正在做什么”。

- Stephen C

Answer 3

比较并设置是一条机器指令，因此不会被中断。

从这个意义上讲，所有的机器指令都是原子性的，这并不是很有趣。例如，简单的写操作总是原子性的。

“有趣”的原子操作是那些直观地由两个或多个步骤组成，但实现为一个不可分割的步骤，例如比较并设置；在32位机器上对长整型进行易失性读/写操作。

- irreputable