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原子操作的定义
atomic,表面上，指的是不能进一步分割的最小粒子。借鉴我们在数据库中学的事务的概念，atomic operation,意为——不可被中断的一个或者一系列操作。
处理器如何实现原子操作
使用总线锁保证原子性
如果多个处理器同时对共享变量进行读改写操作，例如，i++操作，那么共享变量会被多个处理器同时操作，这样读改写操作就不是原子的了。例如，cpu1将共享变量i=1读到自己的缓存，与此同时，cup2将i=1也读入了了自己的缓存，cup1 和cpu2在各自读到的i=1的基础上进行++操作，之后再写回系统内存中，此时i=2，两次自加操作，并没有让i=3。
要想保证读写改一个变量的操作是原子的，就必须保证CUP1读写改共享变量的时候，CUP2不能操作缓存了该共享变量内存地址的缓存。
处理器使用总线锁就是来解决这个问题的。总线锁就是使用处理器提供的一个LOCK信号，当一个处理器在总线上输出此信号时，其他处理器的请求将被阻塞住，那么该处理器可以独占共享内存。
使用缓存锁定来保证原子性
在同一时刻，我们只需要保证对某个内存地址的操作是原子性即可，但总线锁定把CUP和内存之间的通信锁住了，这使得锁定期间，其他处理器不能操作其他内存地址的数据，所以总线锁定的开销比较大，目前处理器在某些场合下使用缓存锁定代替总线锁定来进行优化。
Java如何实现原子操作
使用循环CAS实现原子操作
JVM中的CAS操作正是利用了处理器提供的CMPXCHG指令来实现的。自旋CAS实现的基本思路就是循环进行CAS操作直到成功为止。
cas实现原子操作的三大问题
- ABA问题
cas需要再操作值的时候，检查值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新。但是一个值，如果原来为A，变成了B，又变成了A，那么使用CAS进行compare and set的时候，会发现它的值根本没变化过，但实际上是变化过的。ABA问题的解决思路就是使用版本号，1A->2B->3C。在Atomic包中（above 1.5）,提供了一个AtomicStampedReference来解决ABA问题。 - 循环时间开销大
自选CAS如果长时间不成功，会给CUP带来非常大的执行开销。 - 只能保证一个共享变量的原子操作
（above 1.5）提供了AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性，可以将多个变量放在一个对象里进行cas操作。
使用锁实现原子操作
锁机制保证了只有获得锁的线程才能操作锁定的内存区域。JVM内，实现了很多锁机制，有偏向锁，轻量级锁，互斥锁。除了偏向锁，JVM实现锁的方式都使用了循环CAS，即当一个线程想进入同步快的时候使用循环CAS的方式来获取锁，当它退出同步快的时候使用CAS释放锁。