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int i =1 是原子操作吗?i++是原子操作吗?

int i =1 是原子操作吗?i++是原子操作吗?

1、什么是原子操作

原子(atomic)本意是“不能被进一步分割的最小粒子”,而原子操作(atomic operation)意为“不可被中断的一个或一系列操作”。
所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作;这种操作一旦开始,就一直运行到结束,中间不会有任何 context switch(切换到另一个线程)。也可以这样理解:如果这个操作所处的层(layer)的更高层不能发现其内部实现与结构,那么这个操作是一个原子(atomic)操作。原子操作可以是一个步骤,也可以是多个操作步骤,但是其顺序不可以被打乱,也不可以被切割而只执行其中的一部分。将整个操作视作一个整体是原子性的核心特征。
对于单处理器单核系统来说,只要保证操作指令序列不被打断即可实现原子操作(当然,对于内存的读写操作,需要地址对齐,否则就不是一次的内存读写了,当然也就不是原子操作)。
对于简单的原子操作,cpu实现上会提供单条指令,比如INC和XCHG。对于复杂的原子操作,需要包含多条指令。执行过程中,出现上下文切换行为,比如任务切换,中断处理等。这里的行为会影响原子操作的原子性。因此需要自旋锁spinlock[1]来保证操作指令序列不会在执行的中途受干扰。
但是如果对于多处理器或者多核的系统,原子操作的实现除了需要spinlock来保证外,还需要保证不会受到同处理器上其他核,或者其他处理器的影响。当其他核上执行的指令访问的内存空间,与当前原子操作需要访问的内存空间存在冲突时,就会破坏原子操作的正确性。
在多核系统中,单个的机器指令就不是原子操作,因为多核系统里是多指令流并行运行的,一个核在执行一个指令时,其他核同时执行的指令有可能操作同一块内存区域,从而出现数据竞争现象。多核系统中的原子操作通常使用内存栅障(memory
barrier)来实现,即一个CPU核在执行原子操作时,其他CPU核必须停止对内存操作或者不对指定的内存进行操作,这样才能避免数据竞争问题。

2、示例:凡有赋值的操作在多线程环境都要加锁

1、给整型变量赋值一个确定的值
int a=1;