原子操作與原子性（atomic operation / atomicity）

Atomic 源自希臘文「不可切割」之意。原子操作是指：從其他每一個執行緒的角度看，它要嘛整個發生、要嘛完全沒發生——不存在任何一刻能讓另一個執行緒撞見它做到一半。想像一道每推一次只放一個人通過的旋轉柵門：你永遠不可能讓兩個人卡在它轉到一半的中間。

為什麼這需要特別保證？即使是看起來人畜無害的一行 count = count + 1，底層其實是三步：把 count 載入暫存器、加一、再存回去。若兩個執行緒把這三步交錯執行，兩者可能都載入了同一個舊值、都加一、都存回——於是你少算了一次遞增。原子遞增把「載入—加—存回」壓縮成單一不可分割的步驟，硬體拒絕讓它被交錯。原子性就是這種「不可分割」的性質；它本身對於相對於其他變數的「順序」還什麼都沒說（那是記憶體順序才加上的）。

關鍵在於：在真實硬體上，原子性只對「小且自然大小」的值（一個指標、一個 32 或 64 位元整數）且正確對齊時才免費，因為它們剛好放進一個機器字組。更寬或未對齊的物件可能需要隱藏的鎖。而且光有原子性還不足以保證正確：你幾乎總是還需要約束順序、並避開資料競爭規則。原子操作是兩個執行緒同時觸碰同一個非原子位置時，唯一不構成未定義行為的合法手段。