Golang：什么是原子读取用于？

Posted 2021-05-03

在这里，我们有一个由Go by Example提供的案例来解释原子包。

https://gobyexample.com/atomic-counters

package main

import "fmt"
import "time"
import "sync/atomic"

func main() {

    var ops uint64

    for i := 0; i < 50; i++ {
        go func() {
            for {
                atomic.AddUint64(&ops, 1)

                time.Sleep(time.Millisecond)
            }
        }()
    }

    time.Sleep(time.Second)

    opsFinal := atomic.LoadUint64(&ops) // Can I replace it?
    fmt.Println("ops:", opsFinal)
}

对于atomic.AddUnit64来说，它很容易理解。

问题1

关于read操作，为什么有必要使用atomic.LoadUnit，而不是直接读这个计数器？

问题2

我可以用以下几行替换最后两行吗？

之前

    opsFinal := atomic.LoadUint64(&ops) // Can I replace it?
    fmt.Println("ops:", opsFinal)

后

    opsFinal := ops
    fmt.Println("ops:", opsFinal)

问题3

我们担心这种情况吗？

1. CPU从内存加载数据
2. CPU操纵数据
3. 将数据写回内存。即使这一步很快，但仍需要时间。

当CPU执行step3时，另一个goroutine可能会从内存中读取不完整和脏的数据。那么使用atomic.LoadUint64可以避免这种问题吗？

参考

Are reads and writes for uint8 in golang atomic?

答案

有必要使用atomic.LoadUint64，因为不能保证:=操作符进行原子读取。

举个例子，考虑一个atomic.AddUint64实现如下的理论案例：

1. 锁定。
2. 读低32位。
3. 读高32位。
4. 将数字添加到低32位。
5. 将第一个操作的执行添加到高32位。
6. 写低32位。
7. 写高32位。
8. 解锁。

如果您不使用atomic.LoadUint64，您可能正在阅读第6步和第7步之间的中间结果。

在某些平台上（例如，没有本机支持64位整数运算的旧ARM处理器），它可以很好地以上述方式实现。

这同样适用于其他大小的整数/指针。确切的行为将取决于atomic包的实现以及运行该程序的CPU /内存体系结构。