3.5 原子性、有序性、可見性

不管是互斥鎖、Semaphore、Mutex、WaitHandle 的那一種作法，其主要的目的，都是為了確保多執行緒爭相存取共用資源時，共用資源內容的正確性。

在設計並發性的系統中，許多前輩與神人，整理出三個原則。分為原子性、有序性、可見性。

原子性(Atomic)

在以前，原子被認為為是最小的粒子，無法在再分割。雖然現在推翻這個概念，但還是習慣使用這個名詞。

以筆者的解讀，原子性指的就是**一個流程或操作之中，無法被外部因素影響，而造成中斷。**對具有原子性的操作而言，只有兩種可能。

• 操作內所有的動作、變更都順利完成。
• 操作失敗，內部的動作、變更全部不存在。

像 Lock 機制，Lock 內的區塊，就視為一個不可分割的執行個體。在執行期間，不會被任何外部因素打斷或影響。

lock(obj)
{
    //	此區塊可視為一個不可分割的整體
}

原子性的區塊大，可以確保更多的操作，但相對的，可能減低系統的效能。區塊小，可能無法確保操作。還是要依據需求，進行評估原子性區塊的範圍。

有序性(Ordering)

使用 Queue 就是因為有著 FIFO 這種有順序的操作方式。相同的，多個執行緒對共用資源操作，可以依據對共用資源存取的請求順序，依序操作。

筆者的理解，有序性，就是會依先後進入的順序，進行操作或存取。Lock 、Mutex 就是屬於這種的。

這時，再把前面的圖回顧一下。

Producer 1、Producer 2、Customer 1 三者前後請求對 Queue 的操作，而實際的操作順序，也是與請求順序相同。這就是有序性。

可見性(Visibility)

今天，我去超商買走最後一瓶飲料，其他顧客要買時，就會發現飲料沒了。相同的情境，套到系統內，當共用資源被某一個執行緒修改，其他存取共用資源的執行緒也會發現資料的變更，這就是可見性。

在運用原子性的操作後，所有取存共用資源的執行緒，所得到的，都是變更後的最新的資訊，

如果系統為效能的考量，採用了快取的機制。而快取資料，一般是固定間隔才會更新資料，所以存取快取而來的資料，不一定是最新的。

這種情況，就是為了效能而犧牲了部份的可見性。

延伸閱讀

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2. 分散式系統 - 在分散的世界中保持一致