package atomic

Herbert

2022-01-02

Golang

原子操作

代码中的加锁操作因为涉及内核态的上下文切换会比较耗时、代价比较高。针对基本数据类型我们还可以使用原子操作来保证并发安全，因为原子操作是Go语言提供的方法它在用户态就可以完成，因此性能比加锁操作更好。Go语言中原子操作由内置的标准库sync/atomic提供。

atomic包

方法	解释
func LoadInt32(addr int32) (val int32) func LoadInt64(addr `int64`) (val int64) func LoadUint32(addr`uint32`) (val uint32) func LoadUint64(addr`uint64`) (val uint64) func LoadUintptr(addr`uintptr`) (val uintptr) func LoadPointer(addr`unsafe.Pointer`) (val unsafe.Pointer)	读取操作
func StoreInt32(addr `int32`, val int32) func StoreInt64(addr `int64`, val int64) func StoreUint32(addr `uint32`, val uint32) func StoreUint64(addr `uint64`, val uint64) func StoreUintptr(addr `uintptr`, val uintptr) func StorePointer(addr `unsafe.Pointer`, val unsafe.Pointer)	写入操作
func AddInt32(addr `int32`, delta int32) (new int32) func AddInt64(addr `int64`, delta int64) (new int64) func AddUint32(addr `uint32`, delta uint32) (new uint32) func AddUint64(addr `uint64`, delta uint64) (new uint64) func AddUintptr(addr `*uintptr`, delta uintptr) (new uintptr)	修改操作
func SwapInt32(addr `int32`, new int32) (old int32) func SwapInt64(addr `int64`, new int64) (old int64) func SwapUint32(addr `uint32`, new uint32) (old uint32) func SwapUint64(addr `uint64`, new uint64) (old uint64) func SwapUintptr(addr `uintptr`, new uintptr) (old uintptr) func SwapPointer(addr `unsafe.Pointer`, new unsafe.Pointer) (old unsafe.Pointer)	交换操作
func CompareAndSwapInt32(addr `int32`, old, new int32) (swapped bool) func CompareAndSwapInt64(addr `int64`, old, new int64) (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) func CompareAndSwapPointer(addr `unsafe.Pointer`, old, new unsafe.Pointer) (swapped bool)	比较并交换操作

示例

互斥锁和原子操作的性能比较

atomic包提供了底层的原子级内存操作，对于同步算法的实现很有用。这些函数必须谨慎地保证正确使用。除了某些特殊的底层应用，使用通道或者sync包的函数/类型实现同步更好。

var x int64
var l sync.Mutex
var wg sync.WaitGroup

// 普通版加函数
func add() {
    // x = x + 1
    x++ // 等价于上面的操作
    wg.Done()
}

// 互斥锁版加函数
func mutexAdd() {
    l.Lock()
    x++
    l.Unlock()
    wg.Done()
}

// 原子操作版加函数
func atomicAdd() {
    atomic.AddInt64(&x, 1)
    wg.Done()
}

func main() {
    start := time.Now()
    for i := 0; i < 10000; i++ {
        wg.Add(1)
        // go add()       // 普通版add函数 不是并发安全的
        // go mutexAdd()  // 加锁版add函数 是并发安全的，但是加锁性能开销大
        go atomicAdd() // 原子操作版add函数 是并发安全，性能优于加锁版
    }
    wg.Wait()
    end := time.Now()
    fmt.Println(x)
    fmt.Println(end.Sub(start))
}