本文讲解 golang 中 sync.atomic 的常见操作
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
比较并交换
交换
存储
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:
需要注意的是,第一个参数必须是指针类型的值,通过指针变量可以获取被操作数在内存中的地址,从而施加特殊的CPU指令,确保同一时间只有一个goroutine能够进行操作。
使用举例:
package main
import (
"fmt"
"sync/atomic"
"time"
)
func main() {
var opts int64 = 0
for i := 0; i < 50; i++ {
// 注意第一个参数必须是地址
atomic.AddInt64(&opts, 3) //加操作
//atomic.AddInt64(&opts, -1) 减操作
time.Sleep(time.Millisecond)
}
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("opts: ", atomic.LoadInt64(&opts))
}
载入操作
atomic 包中提供了如下以Load为前缀的增减操作:
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,其实现机制收到底层硬件的支持。见上述例子中的 atomic.LoadInt64(&opts)
。
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。
需要注意的是,当有大量的goroutine 对变量进行读写操作时,可能导致CAS操作无法成功,这时可以利用for循环多次尝试。
使用示例:
var value int64
func atomicAddOp(tmp int64) {
for {
oldValue := value
if atomic.CompareAndSwapInt64(&value, oldValue, oldValue+tmp) {
return
}
}
}
交换
此类操作的前缀为 Swap
:
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背替换的值。
存储
此类操作的前缀为 Store
:
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。
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