11、原子快照：并发编程中的关键技术

原子快照：并发编程中的关键技术

在并发编程的世界里，我们常常需要处理多个线程对共享资源的访问和操作。其中，原子操作是确保数据一致性和线程安全的重要手段。我们已经了解了如何原子地读写单个寄存器的值，但如果我们想要原子地读取多个寄存器的值，该怎么办呢？这就引出了原子快照（Atomic Snapshots）的概念。

1. 原子快照概述

原子快照是一种能够构建原子寄存器数组瞬时视图的操作。我们的目标是构建一个无等待（wait-free）的快照，这意味着一个线程可以在不延迟其他线程的情况下对内存进行瞬时快照。原子快照在备份或检查点等场景中非常有用。

原子快照的核心接口是 Snapshot ，它是一个原子多读者单写者（MRSW）寄存器数组，每个线程对应一个寄存器。该接口包含两个方法：
- update(T v) ：将值 v 写入调用线程对应的寄存器。
- scan() ：返回该数组的原子快照。

我们的目标是构建一个无等待的实现，使其与顺序规范（sequential specification）等效（即线性化）。顺序实现的关键特性是 scan() 方法返回一组值，每个值对应于最新的前一个 update() 操作，也就是说，它返回的是在同一系统状态下同时存在的一组寄存器值。

2. 无阻塞快照（Obstruction-Free Snapshot）

我们从 SimpleSnapshot 类开始，该类的