簡書 占小狼
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原子（atomic）癣籽，本意是指“不能被進一步分割的粒子”挽唉。原子操作意味著“不可被中斷的一個或一系列操作”。
接下去一起看看在Intel處理器和Java里是如何實現(xiàn)原子操作的筷狼。
術(shù)語定義
- Cache line（緩存行）
- Compare and Swap（比較并交換）
- cpu pipeline（cpu流水線）
- memory order violation（內(nèi)存順利沖突）
處理器實現(xiàn)原子操作
當處理器讀取內(nèi)存的一個字節(jié)時瓶籽，其它處理器不能訪問這個字節(jié)的內(nèi)存地址，最新的處理器能自動保證處理器對同一緩存行里進行16/32/64位的操作是原子的埂材。處理器提供總線鎖定和緩存鎖定的機制保證復(fù)雜內(nèi)存操作的原子性塑顺。
1、總線鎖保證原子性
使用處理器提供的一個LOCK#信號俏险，當一個處理器在總線上輸出此信號時柬批，其它處理器的請求將被阻塞口锭，那么該處理器就能獨自共享內(nèi)存。
2、緩存鎖保證原子性
“緩存鎖定”指內(nèi)存區(qū)域如果被緩存在處理器的緩存行中龄广，并且在Lock操作期間被鎖定炉菲，那么當它執(zhí)行鎖操作回寫到內(nèi)存時疲陕，處理器不需要在總線上聲言LOCK#信號鞠值，而是修改內(nèi)部的內(nèi)存地址墓赴，通過緩存一致性機制保證操作的原子性。
例外：當操作的數(shù)據(jù)不能被緩存在處理器內(nèi)部航瞭，或操作的數(shù)據(jù)跨多個緩存行诫硕，處理器會調(diào)用總線鎖定。
緩存一致性
緩存一致性會阻止同時修改由兩個以上處理器的內(nèi)存區(qū)域數(shù)據(jù)刊侯，當其他處理器回寫被鎖定的緩存行數(shù)據(jù)時痘括，會使其它處理器的緩存行無效。
Java原子操作實現(xiàn)
在Java中通過鎖和循環(huán)CAS的方式實現(xiàn)原子操作滔吠。
CAS
jvm中的CAS操作是基于處理器的CMPXCHG指令實現(xiàn)的，CAS存在三個問題：
- ABA問題
- 循環(huán)時間長開銷大
- 只能保證一個共享變量的原子操作
鎖
鎖機制保證了只有獲得鎖的線程才能操作鎖定的內(nèi)存區(qū)域挠日，具體實現(xiàn)可以參考java synchronized
END疮绷。
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