Какие преимущества и недостатки использования атомарных операций в многопоточном программировании?

Некоторые преимущества использования атомарных операций в многопоточном программировании:

• Предотвращение состояния гонки. javarush.com proglib.io Атомарные операции гарантируют, что операция выполняется целиком и не может быть прервана другим потоком. javarush.com proglib.io Это помогает избежать ситуации, когда два или более потока одновременно пытаются изменить одно и то же значение, и итоговый результат может быть непредсказуемым. proglib.io
• Безопасность взаимных блокировок. javarush.com Поскольку атомарные переменные не используют блокировки, они невосприимчивы к взаимоблокировкам (deadlocks) — серьёзной проблеме в многопоточном программировании. javarush.com
• Производительность. javarush.com Атомарные переменные более эффективны, чем блоки synchronized или методы. javarush.com Это связано с тем, что они полагаются на поддержку атомарности на аппаратном уровне, а не на дорогостоящие методы, основанные на блокировках. javarush.com
• Видимость. javarush.com Когда переменная совместно используется несколькими потоками, изменения, сделанные одним потоком, немедленно видны другим потокам. javarush.com

Некоторые недостатки использования атомарных операций в многопоточном программировании:

• Ограничения архитектуры. gist.ly Не на всех архитектурах атомарные операции реализованы одинаково эффективно. gist.ly Если аппаратной поддержки нет, компилятор может реализовать атомарность через мьютексы, что нивелирует преимущество. gist.ly
• Ограничения для сложных типов. gist.ly Для сложных типов (например, структур из нескольких полей) интерфейс атомика ограничен: доступны только базовые операции load, store, exchange, compare-and-swap. gist.ly
• Проблемы с глобальными и статическими переменными. gist.ly Даже с атомарной инициализацией они могут стать узким местом. gist.ly

Атомарные типы и операции не являются универсальным решением: их эффективность и корректность зависят от архитектуры, типа данных и характера задачи. gist.ly