如何使用Golang实现安全计数器_Golang原子操作与并发安全说明-Golang-PHP中文网

如何使用Golang实现安全计数器_Golang原子操作与并发安全说明

P粉602998670

发布： 2025-12-21 06:33:25

原创

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Go中安全计数器应优先使用sync/atomic包的原子操作（如atomic.AddInt64），而非互斥锁；需用int64类型并确保字段自然对齐，所有读写必须统一使用atomic函数，避免竞态。

如何使用golang实现安全计数器_golang原子操作与并发安全说明

在 Go 中实现安全计数器，核心是避免竞态（race），关键手段是使用 sync/atomic 包提供的原子操作，而不是依赖互斥锁（sync.Mutex）——除非你需要更复杂的同步逻辑。

为什么原子操作更适合简单计数器

计数器本质是单个整型变量的增减读取。atomic 对 int32、int64、uint32、uint64、uintptr 和指针类型提供了无锁、CPU 级别的原子读写与修改，性能高、开销小、天然并发安全。

注意：必须用 int64（而非 int）配合 atomic，因为 int 在 32 位系统上是 32 位，无法保证 64 位原子性；Go 官方只对明确位宽的类型提供原子支持。

基础安全计数器实现

以下是一个线程安全、零依赖的计数器结构：

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type Counter struct {
    val int64
}

func (c *Counter) Add(delta int64) {
    atomic.AddInt64(&c.val, delta)
}

func (c *Counter) Inc() {
    atomic.AddInt64(&c.val, 1)
}

func (c *Counter) Dec() {
    atomic.AddInt64(&c.val, -1)
}

func (c *Counter) Load() int64 {
    return atomic.LoadInt64(&c.val)
}

func (c *Counter) Store(v int64) {
    atomic.StoreInt64(&c.val, v)
}

func (c *Counter) Swap(new int64) (old int64) {
    return atomic.SwapInt64(&c.val, new)
}

func (c *Counter) CompareAndSwap(old, new int64) bool {
    return atomic.CompareAndSwapInt64(&c.val, old, new)
}

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所有方法都无需加锁，可被任意 goroutine 并发调用。例如：

c := &Counter{}
go c.Inc()
go c.Inc()
go c.Add(3)
// 最终 c.Load() == 5，无竞态

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常见陷阱与注意事项

不要对非对齐字段做原子操作：结构体中 int64 字段必须自然对齐（通常放在结构体开头或确保前面字段总大小是 8 的倍数），否则在某些架构（如 32 位 ARM）上 atomic 可能 panic。Go 1.19+ 已大幅缓解，但稳妥起见仍建议把 int64 放首位。
避免混用 atomic 和普通读写：一旦用了 atomic.LoadInt64，所有读写都必须用 atomic 函数。直接 c.val++ 会破坏原子性。
复合操作需谨慎：比如“如果为 0 则设为 1”，这不是单原子操作。此时应使用 CompareAndSwap 循环重试，或改用 sync.Mutex 保护临界区。
不支持 float64 原子运算：需要浮点计数？要么转为定点整数（如乘以 100 存为 int64），要么用互斥锁 + math.Float64bits/math.Float64frombits 手动封装（极少必要）。