在编程中，“原子”是什么意思？

Question

在有效Java书中，它指出：

语言规范保证，除非变量类型为long或double[JLS，17.4.7]，否则读取或写入变量是原子的。

在Java编程或一般编程的背景下，“原子”是什么意思？

Answer 1

它“在系统的其他部分看来似乎是瞬间发生的”，属于计算过程中线性化的范畴。进一步引用这篇链接文章：

原子性是与并发进程隔离的保证。此外，原子操作通常有一个成功或失败的定义——它们要么成功地改变了系统的状态，要么没有明显的效果。

例如，在数据库系统的上下文中，可以有原子提交，这意味着您可以向关系数据库推送更新的更改集，这些更改要么全部提交，要么在失败的情况下根本不提交，以这种方式数据不会变得损坏，并随之产生锁和/或队列，下一个操作将是不同的写或读，但仅在事实之后。在变量和线程的上下文中，这与应用于内存的情况基本相同。

您的报价强调，这并非所有情况下都需要的行为。

Answer 2

“原子操作”是指从所有其他线程的角度来看似乎是瞬时的操作。当保证适用时，您不需要担心部分完整的操作。

Answer 3

下面是一个例子：假设foo是long类型的变量，那么以下操作不是原子操作（在Java中）：

foo = 65465498L;

实际上，这个变量是用两个独立的操作来写的：一个写前32位，另一个写后32位。这意味着另一个线程可能会读取foo的值，并查看中间状态。

使操作原子化包括使用同步机制，以确保从任何其他线程将该操作视为单个原子（即不可拆分的部分）操作。这意味着，一旦操作被设置为原子，任何其他线程都将在赋值之前或赋值之后看到foo的值。但绝不是中间值。

这样做的一个简单方法是使变量不稳定：

private volatile long foo;

或同步对变量的每次访问：

public synchronized void setFoo(long value) {
    this.foo = value;
}

public synchronized long getFoo() {
    return this.foo;
}
// no other use of foo outside of these two methods, unless also synchronized

或者用原子龙替换它：

private AtomicLong foo;