形式陈述

原子操作在抽象历史中不可分割地从一个状态转到另一个状态，其他线程不能观察其中间状态。硬件指令的“原子”还可能涉及内存排序、宽度、对齐和故障语义；原子性本身不保证复合操作的线性一致性。一个操作可由多条指令实现，却在高层证明中具有单一线性化点。

直觉

对观察者而言，操作要么尚未发生，要么已经全部发生，不存在只完成一半的可见时刻。

例子与边界

原子读写寄存器不会产生撕裂值，但“先读再条件写”若分成两个原子操作仍存在竞态。数据库事务的原子性与 CPU 原子指令相关但不相同。原子操作也不自动提供顺序一致性；弱内存模型还需 acquire/release 等排序。

推论与应用

原子操作构成锁、无锁数据结构、引用计数和并发同步的底层原语。

参考资料

• Maurice Herlihy and Nir Shavit, The Art of Multiprocessor Programming, rev. 1st ed., Morgan Kaufmann, 2012，Chs. 1–18。
• Hagit Attiya and Jennifer Welch, Distributed Computing: Fundamentals, Simulations, and Advanced Topics, 2nd ed., Wiley, 2004，Chs. 1–18。