go原子級內存操作實現(xiàn)

更新時間：2024年02月11日 09:34:20 作者：別人家的孩子zyh

原子級內存操作是在多線程并發(fā)執(zhí)行時,能夠確保某個內存操作是不可中斷的操作,本文主要介紹了go原子級內存操作實現(xiàn),具有一定的參考價值,感興趣的可以了解一下

原子級內存操作是在多線程并發(fā)執(zhí)行時，能夠確保某個內存操作是不可中斷的操作。在計算機系統(tǒng)中，CPU執(zhí)行指令是基本的原子操作，即一個指令的執(zhí)行是不可被中斷的。然而，在多線程并發(fā)的環(huán)境中，一個線程執(zhí)行的指令可能被其他線程的操作所干擾，導致數(shù)據不一致或產生競態(tài)條件。

原子操作保證了對共享數(shù)據的操作是不可分割的，即要么完全執(zhí)行，要么完全不執(zhí)行。在多線程環(huán)境中，原子操作通常用于解決并發(fā)訪問共享資源時可能出現(xiàn)的競態(tài)條件問題。

在編程中，原子操作通常使用特殊的CPU指令或者操作系統(tǒng)提供的原子操作函數(shù)來實現(xiàn)。在Go語言中，sync/atomic 包提供了一組原子操作的函數(shù)，例如 Add, CompareAndSwap, Load, Store 等，用于執(zhí)行原子級別的內存操作。

以下是一個使用Go中的sync/atomic包實現(xiàn)的簡單示例：

package main

import (
	"fmt"
	"sync/atomic"
	"time"
)

func main() {
	var counter int64

	// 使用原子操作增加計數(shù)器的值
	atomic.AddInt64(&counter, 1)

	// 使用原子操作獲取計數(shù)器的值
	value := atomic.LoadInt64(&counter)
	fmt.Println("Counter:", value)

	// 使用原子操作比較并交換計數(shù)器的值
	success := atomic.CompareAndSwapInt64(&counter, 1, 2)
	fmt.Println("Swap success:", success)

	// 在多線程環(huán)境中，原子操作確保對共享數(shù)據的操作是線程安全的
	go func() {
		atomic.AddInt64(&counter, 1)
	}()

	go func() {
		atomic.AddInt64(&counter, 1)
	}()

	time.Sleep(time.Millisecond) // 等待goroutine執(zhí)行完畢

	// 最終的計數(shù)器值
	finalValue := atomic.LoadInt64(&counter)
	fmt.Println("Final Counter:", finalValue)
}

運行結果

Counter: 1
Swap success: true
Final Counter: 4

原子操作與互斥鎖的區(qū)別

互斥鎖是一種數(shù)據結構，使你可以執(zhí)行一系列互斥操作。而原子操作是互斥的單個操作，這意味著沒有其他線程可以打斷它。那么就Go語言里atomic包里的原子操作和sync包提供的同步鎖有什么不同呢？

首先atomic操作的優(yōu)勢是更輕量，比如CAS可以在不形成臨界區(qū)和創(chuàng)建互斥量的情況下完成并發(fā)安全的值替換操作。這可以大大的減少同步對程序性能的損耗。

原子操作也有劣勢。還是以CAS操作為例，使用CAS操作的做法趨于樂觀，總是假設被操作值未曾被改變（即與舊值相等），并一旦確認這個假設的真實性就立即進行值替換，那么在被操作值被頻繁變更的情況下，CAS操作并不那么容易成功。而使用互斥鎖的做法則趨于悲觀，我們總假設會有并發(fā)的操作要修改被操作的值，并使用鎖將相關操作放入臨界區(qū)中加以保護。

所以總結下來原子操作與互斥鎖的區(qū)別有：