Go的atomic包提供整型、指针等类型的原子操作,支持增减(Add)、加载存储(Load/Store)、比较并交换(CAS)和交换(Swap),适用于并发下计数器、标志位等轻量场景,避免锁开销。示例包括原子计数、状态控制、单例初始化与配置更新,需注意32位系统int64非原子、禁止混合普通读写及atomic.Value不可复制等问题。

在Go语言中,atomic包提供了对基本数据类型的原子操作支持,用于在并发环境下安全地读取、写入、修改共享变量,而无需使用互斥锁(
sync.Mutex
)。原子操作效率更高,适用于简单的共享状态管理,比如计数器、标志位等场景。
atomic包常用函数分类
atomic包主要支持对整型(
int32
、
int64
)、指针、
uint32
、
uint64
、
uintptr
和
bool
类型的原子操作。以下是核心函数分类及使用方式:
1. 原子增减(Add)
用于对整型变量进行原子加减操作:
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atomic.AddInt32(&val, delta)
:对
int32
变量加
delta
atomic.AddInt64(&val, delta)
:对
int64
变量加
delta
atomic.AddUint32(&val, delta)
:对
uint32
加
atomic.AddUint64(&val, delta)
:对
uint64
加
atomic.AddUintptr
:用于指针偏移,较少使用
示例:实现一个并发安全的计数器
var counter int64func increment() {atomic.AddInt64(&counter, 1)}
func main() {var wg sync.WaitGroupfor i := 0; i < 1000; i++ {wg.Add(1)go func() {defer wg.Done()increment()}()}wg.Wait()fmt.Println("Counter:", atomic.LoadInt64(&counter)) // 1000}
2. 原子加载与存储(Load / Store)
用于安全地读取和写入变量值,避免并发读写导致的数据竞争。
atomic.LoadInt32(&val)
:原子读取
int32
atomic.LoadInt64(&val)
:原子读取
int64
atomic.LoadUint32(&val)
:原子读取
uint32
atomic.LoadPointer(&ptr)
:原子读取指针
atomic.StoreInt32(&val, new)
:原子写入
int32
atomic.StoreInt64(&val, new)
:原子写入
int64
注意:所有Load和Store操作都必须传入变量地址。
示例:用原子操作控制程序运行状态
var running int32 = 1func monitor() {for {if atomic.LoadInt32(&running) == 0 {fmt.Println("Stopping...")return}time.Sleep(100 * time.Millisecond)}}
func main() {go monitor()time.Sleep(2 time.Second)atomic.StoreInt32(&running, 0)time.Sleep(100 time.Millisecond)}
3. 比较并交换(Compare And Swap, CAS)
CAS是实现无锁算法的核心,只有当当前值等于旧值时,才将新值写入。
atomic.CompareAndSwapInt32(&val, old, new)
atomic.CompareAndSwapInt64(&val, old, new)
atomic.CompareAndSwapUint32(&val, old, new)
atomic.CompareAndSwapPointer(&ptr, old, new)
返回
bool
,表示是否交换成功。
示例:实现线程安全的单例初始化
var initialized int32var config *Configfunc GetConfig() Config {if atomic.LoadInt32(&initialized) == 0 {atomic.CompareAndSwapInt32(&initialized, 0, 1)config = &Config{ / 初始化 */ }}return config}
注意:上面例子存在ABA问题风险,生产环境建议结合
sync.Once
或使用指针CAS更安全。
4. 交换操作(Swap)
原子地将新值写入变量,并返回旧值。
atomic.SwapInt32(&val, new)
atomic.SwapInt64(&val, new)
atomic.SwapPointer(&ptr, new)
示例:切换配置指针
var configPtr unsafe.Pointerfunc updateConfig(newConfig *Config) {atomic.SwapPointer(&configPtr, unsafe.Pointer(newConfig))}
func getCurrentConfig() Config {return (Config)(atomic.LoadPointer(&configPtr))}
使用注意事项
原子操作只适用于基本类型,不能用于结构体整体(除非是
atomic.Value
)必须对变量地址操作,不能传值
int64
在32位系统上操作不是原子的,必须使用
atomic
包避免混合使用原子操作和普通读写,会导致数据竞争复杂逻辑建议使用
sync.Mutex
,原子操作适合轻量级场景
atomic.Value:任意类型的原子操作
Go还提供
atomic.Value
类型,可用于存储任意类型的值(需运行时确定),常用于配置热更新。
var config atomic.Valuefunc init() {config.Store(&Config{Version: "v1"})}
func updateConfig(newCfg *Config) {config.Store(newCfg)}
func getCurrent() Config {return config.Load().(Config)}
注意:
atomic.Value
一旦使用,就不能复制,且读写必须是相同类型。
基本上就这些。atomic包是Go并发编程中高效、底层的工具,掌握它能写出更轻量、高性能的并发代码。关键在于理解每种操作的语义和适用场景,避免误用导致竞态条件。不复杂但容易忽略细节。
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