golang atomic 源码

Go语言原子操作详解

Go语言为了实现高效且线程安全的并发编程，提供了一系列的原子操作函数。这些原子操作函数可以保证对共享资源进行读写时的正确性和一致性，避免了竞态条件（race condition）的问题。

原子操作的作用

在并发编程中，多个线程同时对同一个共享资源进行读写操作，很容易导致数据不一致或者读写冲突的问题。为了解决这些问题，我们需要使用原子操作来保证对共享资源的读写是完整、不可分割的，在同一时刻只能有一个线程对共享资源进行访问。

原子操作函数

Go语言提供了一系列原子操作函数，用于对基本类型数据进行原子操作，包括读取、存储、比较交换、增减等操作。以下是常用的几个原子操作函数：

- Add: 原子增加指定的整数到指定地址的整数变量，并返回新的值。

- CompareAndSwap: 原子比较并交换指定内存地址中的值，如果旧值与指定的旧值相等，则完成交换，否则不变。

- Load: 原子加载指定内存地址中的值，并返回该值。

- Store: 原子存储指定的值到指定的内存地址。

示例

下面是一个使用原子操作函数的示例：

''' package main import ( "fmt" "sync/atomic" ) func main() { var count int64 = 0 // 使用原子增加操作实现并发安全的计数器 for i := 0; i < 10; i++ { go func() { atomic.AddInt64(&count, 1) }() } // 等待所有goroutine执行完毕 time.Sleep(time.Millisecond) fmt.Println("Count:", atomic.LoadInt64(&count)) } '''

在上面的示例中，我们使用了原子增加操作函数AddInt64来实现一个并发安全的计数器。通过启动多个goroutine，并发地对计数器进行增加操作，最后使用原子加载函数LoadInt64来获取计数器的最终值。

线程安全性

原子操作函数的实现中，一般会使用底层的CPU指令（比如x86的CMPXCHG）来保证操作的原子性。这样可以避免多个线程同时修改同一块内存区域的问题，保证了共享资源的线程安全性。

注意事项

尽管原子操作函数能够提供对共享资源的线程安全操作，但在实际使用时仍需注意以下事项：

- 原子操作的开销：使用原子操作函数会引入一定的开销，因为其底层实现需要涉及到硬件指令的调用，所以在高频次的操作上可能会影响性能。

- 原子操作只能保证共享资源的线程安全：即使使用了原子操作，也不能完全消除并发编程中的所有问题，比如死锁、活锁等。

- 原子操作只适用于单个变量的操作：如果需要对多个变量进行原子操作，可以考虑使用互斥锁等其他同步机制。

总结

Go语言的原子操作函数提供了一种简单且高效的方式来实现对共享资源的线程安全操作。通过原子操作函数，我们可以避免多个线程同时对共享资源进行读写时的竞态条件问题。尽管原子操作函数能够提供线程安全性，但在实际使用中仍需注意其开销和适用范围。