首先，我們要理解什么叫原子操作，原子操作可以理解為：在多線程操作同一對象時，在非程序代碼加鎖狀況下，保證被操作對象是結(jié)果是符合預(yù)期的。

翻譯為人話就是：一個數(shù)，很多線程去同時修改它，不加sync同步鎖，就可以保證修改結(jié)果是正確的。

那它是如何保證的呢？我們先了解一個叫CAS的東西：

CAS（Compare and swap）：比較和替換是設(shè)計并發(fā)算法時用到的一種技術(shù)。簡單來說，比較和替換是使用一個期望值和一個變量的當(dāng)前值進(jìn)行比較，如果當(dāng)前變量的值與我們期望的值相等，就使用一個新值替換當(dāng)前變量的值。CAS是一種系統(tǒng)原語（所謂原語屬于操作系統(tǒng)用語范疇。原語由若干條指令組成的，用于完成一定功能的一個過程。primitive or atomic action 是由若干個機(jī)器指令構(gòu)成的完成某種特定功能的一段程序，具有不可分割性·即原語的執(zhí)行必須是連續(xù)的，在執(zhí)行過程中不允許被中斷）。CAS是Compare And Set的縮寫。CAS有3個操作數(shù)，內(nèi)存值V，舊的預(yù)期值A(chǔ)，要修改的新值B。當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相同時，將內(nèi)存值V修改為B，否則什么都不做。

可以說，原子操作正是靠CAS算法保證的。可能有人會有疑問：CAS是比較替換算法，會不會同時有兩個線程同時比較且同時替換？答案當(dāng)然是：不會。

為什么不會？我們來看一下紅色字體的內(nèi)容，前方高能，需要操作系統(tǒng)的知識：

1、原語由若干條指令組成的，用于完成一定功能的一個過程。

2、即原語的執(zhí)行必須是連續(xù)的，在執(zhí)行過程中不允許被中斷。

在x86 平臺上，CPU提供了在指令執(zhí)行期間對總線加鎖的手段。CPU芯片上有一條引線#HLOCK pin，如果匯編語言的程序中在一條指令前面加上前綴'LOCK'，經(jīng)過匯編以后的機(jī)器代碼就使CPU在執(zhí)行這條指令的時候把#HLOCK pin的電位拉低，持續(xù)到這條指令結(jié)束時放開，從而把總線鎖住，這樣同一總線上別的CPU就暫時不能通過總線訪問內(nèi)存了，保證了這條指令在多處理器環(huán)境中的原子性。

所以，不會存在兩個線程同時比較、同時替換。另外，因為CAS是基于樂觀鎖的，也就是說當(dāng)寫入的時候，如果寄存器舊值已經(jīng)不等于現(xiàn)值，說明有其他CPU在修改，那就繼續(xù)嘗試。所以這就保證了操作的原子性。因此在大請求量的性能表現(xiàn)上，CAS樂觀鎖也是可以大大提高吞吐量的。

Atomic正是采用了CAS算法，所以可以在多線程環(huán)境下安全地操作對象。

總之，原子操作的基石是：CPU對總線加鎖，加鎖的方式叫：拉低電位（一串0101010100101呼嘯而過）。

然而，volatile是Java的關(guān)鍵字，官方解釋：volatile可以保證可見性、順序性、一致性。

下面解讀一下：

可見性：volatile修飾的對象在加載時會告知JVM，對象在CPU的緩存上對多個線程是同時可見的。

順序性：這里有JVM的內(nèi)存屏障的概念，簡單理解為：可以保證線程操作對象時是順序執(zhí)行的，詳細(xì)了解可以自行查閱。

一致性：可以保證多個線程讀取數(shù)據(jù)時，讀取到的數(shù)據(jù)是最新的。（注意讀取的是最新的數(shù)據(jù)，但不保證寫回時不會覆蓋其他線程修改的結(jié)果）

基于上面的信息，大概可以初步了解volatile多線程下非原子性了。