【Go】atomic原子操作

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简介

在 Go 语言中，atomic 包提供了一系列的原子操作函数，用于在并发环境中安全地操作共享变量。原子操作是不可分割的操作，即在执行过程中不会被其他 goroutine 打断，从而避免了数据竞争（Data Race）和并发问题。atomic 包是 Go 标准库的一部分，常用于实现高性能的并发控制。

原子操作的核心概念

1. 原子性：
   • 原子操作是不可分割的，要么全部执行成功，要么全部不执行。且在执行过程中，不会被其他 goroutine 打断。
2. 无锁编程：
   • 原子操作通常基于硬件指令（如 CAS, Compare-And-Swap）实现，无需使用锁（如 sync.Mutex）。
3. 适用场景：
   • 原子操作适用于简单的共享变量操作（如计数器、标志位等）。对于复杂的共享资源操作，仍然需要使用锁或其他同步机制。

atomic 包的主要功能

atomic 包提供了对以下类型的原子操作支持：

• int32
• int64
• uint32
• uint64
• uintptr
• unsafe.Pointer

以下是 atomic 包中常用的函数：

1. 加载（Load）：

   • 原子地读取变量的值。

   • 示例：

     value := atomic.LoadInt32(&counter)

2. 存储（Store）：

   • 原子地设置变量的值。

   • 示例：

     atomic.StoreInt32(&counter, 10)

3. 增加（Add）：

   • 原子地增加变量的值。

   • 示例：

     atomic.AddInt32(&counter, 1)

4. 比较并交换（Compare-And-Swap, CAS）：

   • 如果变量的值等于预期值，则设置为新值。

   • 示例：

     swapped := atomic.CompareAndSwapInt32(&counter, 10, 20)

5. 交换（Swap）：

   • 原子地设置变量的值，并返回旧值。

   • 示例：

     oldValue := atomic.SwapInt32(&counter, 20)

示例

func main() {
    var n int32
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(1000)
    for i := 0; i < 1000; i++ {
       go func() {
          atomic.AddInt32(&n, 1)
          wg.Done()
       }()
    }
    wg.Wait()

    fmt.Println(atomic.LoadInt32(&n)) // 1000
}

以上代码n能正确的返回1000，但如果不使用原子操作，使用n++的话由于并发执行线程不安全结果无法正确返回