0

0

如何在Golang中实现并发安全的单向链表_原子操作挑战

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2026-02-18 11:34:57

|

980人浏览过

|

来源于php中文网

原创

sync.mutex不是单向链表并发安全的最优解,因其锁粒度粗导致吞吐量低,且易引发死锁或漏删;需用atomic.compareandswappointer等cas操作无锁更新next指针,避免map误用、nil解引用及atomic.value存储含指针结构体带来的悬垂指针与性能问题。

如何在golang中实现并发安全的单向链表_原子操作挑战

为什么 sync.Mutex 不是单向链表并发安全的最优解

因为锁粒度太粗,InsertDelete 时整个链表被阻塞,吞吐量掉得厉害;更麻烦的是,一旦遍历中加锁(比如边查边删),极易写出死锁或漏删逻辑。原子操作不是为了炫技,而是为了解决「多个 goroutine 同时修改指针」这个本质问题——链表节点的 next 字段必须被无锁更新。

常见错误现象:panic: concurrent map read and map write(误用 map 模拟链表)、遍历时 nil pointer dereference(一个 goroutine 刚删掉节点,另一个还没来得及检查就解引用)。

实操建议:

知了追踪
知了追踪

AI智能信息助手,智能追踪你的兴趣资讯

下载
  • 放弃用 map[int]*Node 模拟链表——它天生不满足“单向”和“有序遍历”语义,且并发读写 map 会直接 panic
  • 每个节点的 next 字段必须声明为 unsafe.Pointer*Node + atomic.Value,但后者有接口逃逸开销,不推荐
  • 核心是用 atomic.CompareAndSwapPointer 实现 CAS 更新,而不是靠锁保序

atomic.CompareAndSwapPointer 怎么安全替换 next 指针

它不是“设置”,而是“条件更新”:只有当前值等于预期旧值时,才把指针设成新值。这正好对应链表插入/删除的原子性要求——比如在 A→B 之间插入 C,必须确保 A 的 next 还指着 B,才能把它改成 C;否则说明别人已经动过,得重试。

立即学习go语言免费学习笔记(深入)”;

使用场景:实现无锁 PushFront(头插)最简单,InsertAfterDelete 需要循环 CAS,不能只试一次。

实操建议:

  • 头插可单次 CAS 完成:atomic.CompareAndSwapPointer(&head, old, unsafe.Pointer(newNode))
  • 删除某节点 X(已知前驱 P)时,必须循环重试:for { old := atomic.LoadPointer(&p.next); if old == unsafe.Pointer(x) { if atomic.CompareAndSwapPointer(&p.next, old, atomic.LoadPointer(&x.next)) { break } } else { p = (*Node)(old) } }
  • 永远不要直接写 p.next = x.next——这行代码在并发下不是原子的,中间可能被其他 goroutine 打断

为什么不能用 atomic.Value 存整个节点

atomic.Value 只能安全存储“可复制”的值,而链表节点包含指针字段(next *Node),一旦用 Store 存进去,Go 运行时会做深拷贝(实际是反射遍历+复制),导致你存进去的 next 指针在副本里变成悬垂指针——原节点被 GC 后,副本里的指针就指向了非法内存。

性能影响明显:每次 Load 都触发反射,比纯指针 CAS 慢 10 倍以上;兼容性上,Go 1.19+ 对 atomic.Value 的泛型支持也没解决底层指针失效问题。

实操建议:

  • 绝对不要对含指针的结构体(如 type Node struct { data int; next *Node })调用 atomic.Value.Store
  • 如果非要用 atomic.Value,只能存 uintptrunsafe.Pointer,但这就回到了原始指针操作,不如直接用 atomic.*Pointer 系列
  • 测试时加 -gcflags="-m" 看是否发生堆分配,若出现 “moved to heap” 就说明触发了逃逸,atomic.Value 正在悄悄拖慢你

真实删除逻辑里最容易漏掉的空检查

不是检查节点本身是不是 nil,而是检查 CAS 前后 next 是否被其他 goroutine 改写过。比如你想删掉 head 后第二个节点,从 head 开始遍历,走到第一个节点时读到 next 是 B,但刚准备 CAS 更新它的 next,B 就被别人删掉了——此时 B 的 next 可能是 nil 或乱值,直接拿来 CAS 会失败甚至崩溃。

容易踩的坑:用 == 比较两个 *Node 是否相等,但没考虑其中一个是刚 new(Node) 出来的零值,nextnil,而另一个是已初始化节点,next 是有效地址,比较结果永远 false,导致无限循环。

实操建议:

  • 所有指针比较必须用 atomic.LoadPointer 读取,再转成 *Node 做逻辑判断,禁止直接访问字段
  • 删除循环里每次迭代前都重新读前驱的 next,别缓存中间变量
  • 在测试中故意用 runtime.Gosched() 插入调度点,暴力暴露竞态——标准 go test -race 对这种细粒度指针操作不一定能捕获

真正的难点不在写对 CAS,而在构造出足够多的“时间窗口”让各种删除路径交叉执行;稍不注意,漏掉一次 atomic.LoadPointer 就会让整条链表进入不可预测状态。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
golang如何定义变量
golang如何定义变量

golang定义变量的方法:1、声明变量并赋予初始值“var age int =值”;2、声明变量但不赋初始值“var age int”;3、使用短变量声明“age :=值”等等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

207

2024.02.23

golang有哪些数据转换方法
golang有哪些数据转换方法

golang数据转换方法:1、类型转换操作符;2、类型断言;3、字符串和数字之间的转换;4、JSON序列化和反序列化;5、使用标准库进行数据转换;6、使用第三方库进行数据转换;7、自定义数据转换函数。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

238

2024.02.23

golang常用库有哪些
golang常用库有哪些

golang常用库有:1、标准库;2、字符串处理库;3、网络库;4、加密库;5、压缩库;6、xml和json解析库;7、日期和时间库;8、数据库操作库;9、文件操作库;10、图像处理库。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

348

2024.02.23

golang和python的区别是什么
golang和python的区别是什么

golang和python的区别是:1、golang是一种编译型语言,而python是一种解释型语言;2、golang天生支持并发编程,而python对并发与并行的支持相对较弱等等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

212

2024.03.05

golang是免费的吗
golang是免费的吗

golang是免费的。golang是google开发的一种静态强类型、编译型、并发型,并具有垃圾回收功能的开源编程语言,采用bsd开源协议。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

403

2024.05.21

golang结构体相关大全
golang结构体相关大全

本专题整合了golang结构体相关大全,想了解更多内容,请阅读专题下面的文章。

344

2025.06.09

golang相关判断方法
golang相关判断方法

本专题整合了golang相关判断方法,想了解更详细的相关内容,请阅读下面的文章。

197

2025.06.10

golang数组使用方法
golang数组使用方法

本专题整合了golang数组用法,想了解更多的相关内容,请阅读专题下面的文章。

950

2025.06.17

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

561

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Go 教程
Go 教程

共32课时 | 5.2万人学习

Go语言实战之 GraphQL
Go语言实战之 GraphQL

共10课时 | 0.8万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号