原子性是什么？

Question

我真的很难找到一个具体的，易于掌握的原子性的解释。

到目前为止，我的理解是，为了确保操作是原子的，您可以将关键代码包装在一个储物柜中。但这和我实际理解的差不多。像下面这样的定义对我一点意义都没有。

处理器可以在同一总线操作中同时读取一个位置并将其写入的操作。这将防止任何其他处理器或I/O设备在操作完成之前写入或读取内存。原子意味着不可分割和不可还原，因此原子操作必须完全执行或完全不执行。

最后一句是什么意思？indivisibility这个术语是与数学有关还是其他什么的？

有时候，与这些话题有关的行话比他们教的更让人困惑。

Answer 1

原子性是一种定义手术是否可以被中断的特征。通常，它并不指lock中的一组操作。锁不能保证在锁期间没有其他任何东西可以运行，只是在锁期间，在该实例上，其他任何东西都不能运行该代码。

让我们看一个例子：int x = 4 * sin(pi)

如果没有优化，这个语句就不是原子的。

• 获取pi通常是原子化的，假设它是双倍，并且处理器可以在一个时钟周期内读取双倍。
• 调用sin并返回其结果(假设sin是一些函数而不是宏)不是原子的，因为某些东西可以在运行和返回值的代码之间运行。
  • 当然，这可能不重要。pi将被复制到函数中，而sin不太可能是一个可变的函数。因此，虽然这是线程安全(在普通用法中)，但它不是原子的。

• 在大多数处理器上，将两个双倍相乘并分配结果将是一个原子操作，因为它将由处理器在一个操作中完成。

所以，要注意的关键是：

• 拥有两个原子操作不会产生另一个原子操作，因为处理器可以在它们之间切换到另一个线程。
• 在一台机器上是原子的操作可能不在另一台机器上。
• 优化可以将不属于原子的操作转换为非原子操作(偶尔也会相反！)
• 原子性很重要，因为如果某些东西不能被中断，它在本质上是线程安全的。锁是昂贵的，因此关键点上的原子操作可以极大地提高并发性能和正确性。

Answer 2

就我个人而言，我不认为原子操作是不可替代的，毕竟你可以炸毁这台机器。我要说的是，通过各种不同效力和成本的机制，这是不可能部分完成的。

这一切要么发生了(无论多大或多小)，要么根本没有发生。

Answer 3

例如，你去洗手间，锁上门，做你的厕所，洗手和擦干你的手，然后打开门。

如果没有紧急情况(如火警)，你就可以不受干扰地完成整个过程。这是一个单独的“黑匣子”事件，从外部的某个人的角度看，他看到了A)你进去了；B)你出来了。

(相当于火警的是较高级别的中断)。