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Golangsync/atomic原子操作与并发安全

P粉602998670

发布： 2025-09-14 08:23:01

原创

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原子操作是不可中断的操作序列，Go的sync/atomic包提供int32、int64等类型的原子操作函数，如Load、Store、Add、Swap和CompareAndSwap，用于实现高效并发安全的计数器、状态标志等场景，避免锁开销。

golangsync/atomic原子操作与并发安全

在Go语言中，sync/atomic包提供了对基本数据类型的原子操作支持，用于实现高效的并发安全访问。当多个goroutine同时读写共享变量时，如果不加保护，就会引发数据竞争（data race），导致程序行为不可预测。虽然可以通过互斥锁（sync.Mutex）来保护共享资源，但在某些简单场景下，使用原子操作更轻量、性能更高。

什么是原子操作？

原子操作是指不可中断的一个或一系列操作，在执行过程中不会被其他goroutine干扰。这意味着对同一个变量的原子读取、写入、增加、比较并交换等操作，在多线程环境下是线程安全的。

Go的sync/atomic主要支持以下类型：

int32
int64
uint32
uint64
uintptr
unsafe.Pointer

注意：没有直接支持float32/float64的原子操作，需要通过atomic.AddUint64配合位操作模拟实现。

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常用原子操作函数

以下是sync/atomic中最常用的几个函数及其用途：

atomic.LoadInt32(&val)：原子读取int32值
atomic.StoreInt32(&val, new)：原子写入int32值
atomic.AddInt32(&val, delta)：原子增加，并返回新值
atomic.SwapInt32(&val, new)：交换值，返回旧值
atomic.CompareAndSwapInt32(&val, old, new)：如果当前值等于old，则设为new，返回是否成功

这些函数保证了对变量的操作是原子的，避免了使用锁带来的开销。

典型使用场景

原子操作特别适合用于计数器、状态标志、单例初始化等轻量级同步需求。

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示例：并发安全的计数器

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    var counter int32
    var wg sync.WaitGroup

    for i := 0; i < 1000; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            atomic.AddInt32(&counter, 1)
        }()
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("Counter:", atomic.LoadInt32(&counter)) // 输出: Counter: 1000
}

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在这个例子中，我们用atomic.AddInt32和atomic.LoadInt32来安全地增减和读取计数器，无需互斥锁。