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如何在Golang中使用atomic保证并发安全

P粉602998670

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发布时间:2025-10-25 13:02:02

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来源于php中文网

原创

使用sync/atomic可实现整型等基本类型的原子操作,适用于计数器、状态标志等场景,避免锁开销。

如何在golang中使用atomic保证并发安全

在Go语言中处理并发时,保证数据的并发安全是关键。虽然可以通过sync.Mutex加锁来保护共享变量,但在某些简单场景下,使用sync/atomic包提供的原子操作更轻量、高效。atomic适用于对基本类型(如整型、指针)的读写操作,能避免锁的开销,提升性能。

atomic适用的场景

atomic主要用于多个goroutine同时访问同一个变量时,确保该变量的操作是原子的,不会出现竞态条件。典型使用包括:

  • 计数器(如请求次数统计)
  • 状态标志位(如服务是否已启动)
  • 单例模式中的初始化检查

注意:atomic只适用于基本类型的原子操作,不能用于结构体或复杂对象。

常用atomic函数及用法

sync/atomic提供了对int32int64uint32uint64uintptrunsafe.Pointer的原子操作。以下是常见函数示例:

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1. 原子增减(Add)

使用atomic.AddInt64对64位整数进行原子自增:

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var counter int64

go func() {
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        atomic.AddInt64(&counter, 1)
    }
}()

// 等待后查看 counter 最终为 2000
2. 原子加载与存储(Load/Store)

使用atomic.LoadInt64atomic.StoreInt64安全读写变量:

var status int64 = 0

// 写入
atomic.StoreInt64(&status, 1)

// 读取
current := atomic.LoadInt64(&status)

这比直接读写更安全,尤其在多核CPU上能避免缓存不一致问题。

3. 比较并交换(Compare-and-Swap, CAS)

CAS常用于实现无锁算法。例如,仅当值为旧值时才更新:

var value int64 = 0

for {
    old := atomic.LoadInt64(&value)
    newval := old + 1
    if atomic.CompareAndSwapInt64(&value, old, newval) {
        break
    }
    // 如果失败,循环重试
}

这种模式适合实现自旋锁或乐观更新。

实际使用建议

  • 确保变量地址固定:atomic操作传的是指针,变量不能是临时值或上频繁变化的对象。
  • 64位对齐问题:在32位系统上操作int64需要保证变量64位对齐,否则可能 panic。可通过struct字段顺序或sync.Pool等机制规避。
  • 不要混合使用原子操作和普通读写:一旦使用atomic,所有对该变量的访问都应通过atomic函数,否则仍可能引发竞态。
  • 结合memory ordering理解:atomic操作隐含一定的内存屏障语义,如Load具有acquire语义,Store具有release语义,适合构建简单的同步逻辑。

基本上就这些。atomic不是万能替代锁的方案,但在合适场景下——尤其是简单共享变量的读写——它更高效、简洁。掌握Add、Load、Store、CAS这几个核心函数,就能应对大多数并发安全需求。关键是理解它的边界:只用于基础类型,且所有访问路径都要统一使用atomic。

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