Go语言基础之原子操作(atomic包)

Go语言基础之原子操作(atomic包)

• 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

  我们填写一个示例来比较下互斥锁和原子操作的性能。

  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 9520 3.6132ms
          // go mutexAdd()  // 加锁版add函数 是并发安全的，但是加锁性能开销大 10000 3.6151ms
          go atomicAdd() // 原子操作版add函数 是并发安全，性能优于加锁版 10000 2.706ms
      }
      wg.Wait()
      end := time.Now()
      fmt.Println(x)
      fmt.Println(end.Sub(start))
  }
  

  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。