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如何在Golang中使用sync/atomic实现原子操作_Golang sync/atomic原子操作方法汇总

P粉602998670

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发布时间:2025-11-11 15:50:02

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来源于php中文网

原创

sync/atomic提供原子操作实现无锁并发安全,适用于基本类型。1. Load/Store保证变量读写原子性;2. Add用于计数器增减;3. CompareAndSwap实现CAS重试逻辑;4. Swap原子交换值。注意仅支持基础类型,避免复杂场景。

如何在golang中使用sync/atomic实现原子操作_golang sync/atomic原子操作方法汇总

在Go语言中,sync/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无锁安全访问。相比互斥锁(sync.Mutex),原子操作性能更高,尤其适合计数器、状态标志等简单共享变量的场景。以下是 sync/atomic 的常用方法及其使用方式。

1. 原子加载(Load)与存储(Store)

用于安全地读取和写入共享变量,避免竞态条件。

适用类型: int32, int64, uint32, uint64, uintptr, unsafe.Pointer, bool

常用函数:

  • atomic.LoadInt32(addr *int32) int32
  • atomic.StoreInt32(addr *int32, val int32)
  • atomic.LoadUint64(addr *uint64) uint64
  • atomic.StoreBool(addr *bool, val bool)

示例:

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var flag int32
go func() {
    for {
        if atomic.LoadInt32(&flag) == 1 {
            fmt.Println("退出")
            break
        }
        time.Sleep(100 * time.Millisecond)
    }
}()
// 其他协程中
atomic.StoreInt32(&flag, 1) // 安全通知退出

2. 原子增减(Add)

对整型变量进行原子加减,常用于计数器。

注意: 返回的是增加后的值。
  • atomic.AddInt32(addr *int32, delta int32) int32
  • atomic.AddUint64(addr *uint64, delta uint64) uint64

示例:并发计数器

var counter int64
for i := 0; i < 1000; i++ {
    go func() {
        atomic.AddInt64(&counter, 1)
    }()
}
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("计数:", atomic.LoadInt64(&counter)) // 输出: 1000

3. 比较并交换(Compare-and-Swap, CAS)

CAS 是实现无锁算法的核心,只有当前值等于旧值时才更新为新值。

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  • atomic.CompareAndSwapInt32(addr *int32, old, new int32) bool
  • atomic.CompareAndSwapPointer(addr *unsafe.Pointer, old, new unsafe.Pointer) bool

典型用途: 实现自旋锁、无锁队列等。

示例:安全更新最大值

var maxValue int32 = 0
newVal := int32(10)

for { cur := atomic.LoadInt32(&maxValue) if newVal <= cur { break } if atomic.CompareAndSwapInt32(&maxValue, cur, newVal) { break } // 如果失败,说明值已被其他协程修改,重试 }

4. 原子交换(Swap)

将变量设置为新值,并返回旧值,整个过程是原子的。

  • atomic.SwapInt32(addr *int32, new int32) (old int32)
  • atomic.SwapPointer(addr *unsafe.Pointer, new unsafe.Pointer) (old unsafe.Pointer)

示例:切换状态标志

var status int32 = 0 // 0: 正常, 1: 维护中

// 切换到维护状态,并获取原状态 old := atomic.SwapInt32(&status, 1) if old == 0 { fmt.Println("系统进入维护模式") }

使用注意事项

虽然原子操作高效,但使用时需注意以下几点:

  • 只能用于基本整型、指针和布尔类型,不能用于结构体或切片整体操作。
  • 确保变量是已分配的地址,不能对临时变量取地址。
  • 某些操作如 Load/Store 要求变量地址对齐(Go runtime 通常保证这一点)。
  • 复杂逻辑建议仍使用 mutex,避免过度依赖 CAS 导致代码难以维护。

基本上就这些。合理使用 sync/atomic 可以提升高并发程序的性能,关键是理解每种操作的语义和适用场景。不复杂但容易忽略细节。

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