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因为 IO 太慢，晚期的操作系统就创造了多过程，即使在单核的 CPU 上咱们也能够一边听着歌，一边写 Bug，这个就是多过程的功绩。操作系统容许某个过程执行一小段时间，例如 50 毫秒，过了 50 毫秒操作系统就会从新抉择一个过程来执行（咱们称为“工作切换”），这个 50 毫秒称为“工夫片”。
在一个工夫片内，如果一个过程进行一个 IO 操作，例如读个文件，这个时候该过程能够把本人标记为“休眠状态”并出让 CPU 的使用权，待文件读进内存，操作系统会把这个休眠的过程唤醒，唤醒后的过程就有机会从新取得 CPU 的使用权了。这里的过程在期待 IO 时之所以会开释 CPU 使用权，是为了让 CPU 在这段等待时间里能够做别的事件，这样一来 CPU 的使用率就上来了；此外，如果这时有另外一个过程也读文件，读文件的操作就会排队，磁盘驱动在实现一个过程的读操作后，发现有排队的工作，就会立刻启动下一个读操作，这样 IO 的使用率也上来了。晚期的操作系统基于过程来调度 CPU，不同过程间是不共享内存空间的，所以过程要做工作切换就要切换内存映射地址，而一个过程创立的所有线程，都是共享一个内存空间的，所以线程做工作切换老本就很低了。古代的操作系统都基于更轻量的线程来调度，当初咱们提到的“工作切换”都是指“线程切换”。Java 并发程序都是基于多线程的，天然也会波及到工作切换，兴许你想不到，工作切换居然也是并发编程里诡异 Bug 的源头之一。工作切换的机会大多数是在工夫片完结的时候，咱们当初根本都应用高级语言编程，高级语言里一条语句往往须要多条 CPU 指令实现，例如 count += 1，至多须要三条 CPU 指令。指令 1：首先，须要把变量 count 从内存加载到 CPU 的寄存器；指令 2：之后，在寄存器中执行 + 1 操作；指令 3：最初，将后果写入内存（缓存机制导致可能写入的是 CPU 缓存而不是内存）。操作系统做工作切换，能够产生在任何一条 CPU 指令执行完，是的，是 CPU 指令，而不是高级语言里的一条语句。对于下面的三条指令来说，咱们假如 count=0，如果线程 A 在指令 1 执行完后做线程切换，线程 A 和线程 B 依照下图的序列执行，那么咱们会发现两个线程都执行了 count+= 1 的操作，然而失去的后果不是咱们冀望的 2，而是 1。
非原子操作的执行门路示意图咱们潜意识外面感觉 count+= 1 这个操作是一个不可分割的整体，就像一个原子一样，线程的切换能够产生在 count+= 1 之前，也能够产生在 count+= 1 之后，但就是不会产生在两头。咱们把一个或者多个操作在 CPU 执行的过程中不被中断的个性称为原子性。CPU 能保障的原子操作是 CPU 指令级别的，而不是高级语言的操作符，这是违反咱们直觉的中央。因而，很多时候咱们须要在高级语言层面保障操作的原子性。
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