Go语言自学系列 | golang并发编程之原子操作详解

Posted 2022-03-21 COCOgsta

视频来源：B站《golang入门到项目实战 [2021最新Go语言教程，没有废话，纯干货！持续更新中...]》

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atomic提供的原子操作能够确保任一时刻只有一个goroutine对变量进行操作，善用atomic能够避免程序中出现大量的锁操作。

atomic常见操作有：

• 增减
• 载入 read
• 比较并交换cas
• 交换
• 存储 write

下面将分别介绍这些操作。

增减操作

atomic包中提供了如下以Add为前缀的增减操作：

- func AddInt32(addr *int32, delta int32) (new int32)
- func AddInt64(addr *int64, delta int64) (new int64)
- func AddUint32(addr *unit32, delta uint32) (new uint32)
- func AddUint64(addr *uint64, delta uint64) (new uint64)
- func AddUintptr(addr *uintptr, delta uintptr) (new uintptr)

载入操作

atomic包中提供了如下以Load为前缀的增减操作：

- func LoadInt32(addr *int32) (val int32)
- func LoadInt64(addr *int64) (val int64)
- func LoadPointer(addr *unsafe.Pointer) (val unsafe.Pointer)
- func LoadUint32(addr *uint32) (val uint32)
- func LoadUint64(addr *uint64) (val uint64)
- func LoadUintptr(addr *uintptr) (val uintptr)

载入操作能够保证原子的读变量的值，当读取的时候，任何其他CPU操作都无法对该变量进行读写，其实现机制受到底层硬件的支持。

比较并交换

该操作简称CAS（Compare And Swap）。这类操作的前缀为CompareAndSwap：

- func CompareAndSwapInt32(addr *int32, old, new int32) (swapped bool)
- func CompareAndSwapInt64(addr *int64, old, new int64) (swapped bool)
- func CompareAndSwapPointer(addr *unsafe.Pointer, old, new unsafe.Pointer) (swapped bool)
- func CompareAndSwapUint32(addr *uint32, old, new uint32) (swapped bool)
- func CompareAndSwapUint64(addr *uint64, old, new uint64) (swapped bool)
- func CompareAndSwapUintptr(addr *uintptr, old, new uintptr) (swapped bool)

该操作在进行交换前首先确保变量的值未被更改，即仍然保持参数old所记录的值，满足此前提下才进行交换操作。CAS的做法类似操作数据库时常见的乐观锁机制。

交换

此类操作的前缀为Swap：

- func SwapInt32(addr *int32, new int32) (old int32)
- func SwapInt64(addr *int64, new int64) (old int64)
- func SwapPointer(addr *unsafe.Pointer, new unsafe.Pointer) (old unsafe.Pointer)
- func SwapUint32(addr *uint32, new uint32) (old uint32)
- func SwapUint64(addr *uint64, new uint64) (old uint64)
- func SwapUintptr(addr *uintptr, new uintptr) (old uintptr)

相对于CAS，明显此类操作更为暴力直接，并不管变量的旧值是否被改变，直接赋予新值然后返回被替换的值。

存储

此类操作的前缀为Store：

- func StoreInt32(addr *int32, val int32)
- func StoreInt64(addr *int64, val int64)
- func StorePointer(addr *unsafe.Pointer, val unsafae.Pointer)
- func StoreUint32(addr *uint32, val uint32)
- func StoreUint64(addr *uint64, val uint64)
- func StoreUintptr(addr *uintptr, val uintptr)

此类操作确保了写变量的原子性，避免其他操作读到了修改变量过程中的脏数据。