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Golang如何使用atomic实现原子操作

P粉602998670

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发布时间:2025-10-26 18:27:02

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来源于php中文网

原创

Go语言中atomic包提供轻量级原子操作,适用于多协程下对基本类型的安全读写。1. 支持int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer及布尔值的原子操作,常用函数有LoadXXX、StoreXXX、AddXXX和CompareAndSwapXXX。2. 示例中使用atomic.AddInt64和atomic.LoadInt64实现并发安全计数器,通过sync.WaitGroup协调1000个goroutine递增共享变量counter,最终输出正确的计数值1000,避免了传统锁的开销。

golang如何使用atomic实现原子操作

在Go语言中,atomic包提供了底层的原子操作支持,适用于多协程环境下对基本数据类型的读写保护。相比互斥锁(sync.Mutex),原子操作更轻量、高效,特别适合计数器、状态标志等简单共享变量的场景。

1. 原子操作的基本类型和函数

atomic包主要支持对以下类型的原子操作:

  • int32、int64
  • uint32、uint64、uintptr
  • 指针(unsafe.Pointer)
  • 布尔值(通过特定方式模拟)

常用函数包括:

  • atomic.LoadXXX:原子读取
  • atomic.StoreXXX:原子写入
  • atomic.AddXXX:原子增减
  • atomic.CompareAndSwapXXX:比较并交换(CAS)

2. 实际使用示例

下面是一个并发安全计数器的例子,展示如何用atomic.AddInt64和atomic.LoadInt64实现线程安全的计数:

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package main

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

func main() {
    var counter int64

    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            for j := 0; j < 1000; j++ {
                atomic.AddInt64(&counter, 1)
            }
        }()
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("最终计数:", atomic.LoadInt64(&counter))
}

在这个例子中,多个goroutine同时对counter进行递增,使用atomic.AddInt64确保每次加1是原子的,避免了竞态条件。

3. 使用CompareAndSwap实现原子更新

CAS(Compare and Swap)是一种常见的无锁编程技术。可用于实现更复杂的原子逻辑,比如只设置一次的状态标志:

var status int32 // 0:未初始化, 1:已初始化

func initialize() {
    if atomic.CompareAndSwapInt32(&status, 0, 1) {
        fmt.Println("执行初始化逻辑")
        // 实际初始化代码
    } else {
        fmt.Println("已被其他协程初始化")
    }
}

多个协程调用initialize时,只有第一个能成功将status从0改为1,其余会因当前值已不是0而返回false,从而保证初始化只执行一次。

4. 注意事项和限制

  • 原子操作仅适用于基本类型,不能用于结构体或数组
  • 必须传地址给atomic函数(如&counter)
  • 不支持浮点型的原子操作,需用其他方式(如mutex)保护
  • atomic.Load/Store应成对使用,确保内存顺序一致性
  • 复杂逻辑仍推荐使用mutex,避免过度依赖原子操作导致代码难懂

基本上就这些。atomic适合简单、高频的共享变量操作,理解其使用方式有助于写出更高效的并发程序。关键是根据场景选择合适的方法,不盲目追求性能而牺牲可维护性。

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