最常用且高效的方式是使用原子操作;它通过硬件指令或语言原子类型确保“读-改-写”不可分割,避免丢失更新,适用于单变量简单运算,多变量一致性或条件逻辑仍需锁。

在多线程环境下安全累加计数器,最常用且高效的方式是使用原子操作(atomic),它能避免锁带来的性能开销和死锁风险,同时保证操作的不可分割性。
理解原子操作的核心作用
原子操作由硬件指令(如 x86 的 LOCK XADD)或语言/库提供的原子类型(如 C++ 的 std::atomic、Java 的 AtomicInteger、Go 的 atomic.AddInt64)实现。它们确保“读-改-写”三步(如 i++)作为一个整体执行,不会被其他线程中断。
普通变量的 i++ 在汇编层面通常对应:读取值 → 加 1 → 写回内存。若两个线程同时执行,可能都读到旧值,各自加 1 后写回,导致只累加了一次(丢失更新)。原子操作直接规避了这一问题。
常见语言中的原子累加写法
C++(推荐 std::atomic
- 定义:
std::atomiccounter{0}; - 累加:
counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);或简写++counter; - 注意:
memory_order_relaxed适用于纯计数场景,不依赖其他内存顺序;若需同步其他变量,应选更严格的序(如acq_rel)
Java(使用 AtomicInteger):
- 定义:
AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); - 累加:
counter.incrementAndGet();(返回新值)或counter.getAndIncrement();(返回旧值) - 底层基于
Unsafe.compareAndSwapInt,JVM 会自动映射为 CPU 原子指令
Go(标准库 atomic 包):
- 定义:
var counter int64 = 0 - 累加:
atomic.AddInt64(&counter, 1) - 注意:Go 的 atomic 操作要求变量地址对齐(int64 需 8 字节对齐),全局变量或 heap 分配变量天然满足
什么情况下不能只靠 atomic?
原子操作适合单变量的简单运算(+、-、&、|、^、交换等),但以下场景仍需锁或其他同步机制:
- 多个变量需要保持一致性(例如:同时更新计数器和时间戳,并要求二者逻辑匹配)
- 累加逻辑含条件判断(如“仅当当前值 compare-and-swap(CAS)循环 或锁
- 需要阻塞等待(如“直到计数器达到阈值再继续”),应配合条件变量或 channel(Go)/CountDownLatch(Java)等
性能与正确性的平衡建议
原子操作虽快,但不是万能银弹:










