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go原子級內(nèi)存操作實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2024年02月11日 09:34:20 作者：別人家的孩子zyh

原子級內(nèi)存操作是在多線程并發(fā)執(zhí)行時(shí),能夠確保某個(gè)內(nèi)存操作是不可中斷的操作,本文主要介紹了go原子級內(nèi)存操作實(shí)現(xiàn),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

原子級內(nèi)存操作是在多線程并發(fā)執(zhí)行時(shí)，能夠確保某個(gè)內(nèi)存操作是不可中斷的操作。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU執(zhí)行指令是基本的原子操作，即一個(gè)指令的執(zhí)行是不可被中斷的。然而，在多線程并發(fā)的環(huán)境中，一個(gè)線程執(zhí)行的指令可能被其他線程的操作所干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致或產(chǎn)生競態(tài)條件。

原子操作保證了對共享數(shù)據(jù)的操作是不可分割的，即要么完全執(zhí)行，要么完全不執(zhí)行。在多線程環(huán)境中，原子操作通常用于解決并發(fā)訪問共享資源時(shí)可能出現(xiàn)的競態(tài)條件問題。

在編程中，原子操作通常使用特殊的CPU指令或者操作系統(tǒng)提供的原子操作函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。在Go語言中，sync/atomic 包提供了一組原子操作的函數(shù)，例如 Add, CompareAndSwap, Load, Store 等，用于執(zhí)行原子級別的內(nèi)存操作。

以下是一個(gè)使用Go中的sync/atomic包實(shí)現(xiàn)的簡單示例：

package main

import (
	"fmt"
	"sync/atomic"
	"time"
)

func main() {
	var counter int64

	// 使用原子操作增加計(jì)數(shù)器的值
	atomic.AddInt64(&counter, 1)

	// 使用原子操作獲取計(jì)數(shù)器的值
	value := atomic.LoadInt64(&counter)
	fmt.Println("Counter:", value)

	// 使用原子操作比較并交換計(jì)數(shù)器的值
	success := atomic.CompareAndSwapInt64(&counter, 1, 2)
	fmt.Println("Swap success:", success)

	// 在多線程環(huán)境中，原子操作確保對共享數(shù)據(jù)的操作是線程安全的
	go func() {
		atomic.AddInt64(&counter, 1)
	}()

	go func() {
		atomic.AddInt64(&counter, 1)
	}()

	time.Sleep(time.Millisecond) // 等待goroutine執(zhí)行完畢

	// 最終的計(jì)數(shù)器值
	finalValue := atomic.LoadInt64(&counter)
	fmt.Println("Final Counter:", finalValue)
}

運(yùn)行結(jié)果

Counter: 1
Swap success: true
Final Counter: 4

原子操作與互斥鎖的區(qū)別

互斥鎖是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使你可以執(zhí)行一系列互斥操作。而原子操作是互斥的單個(gè)操作，這意味著沒有其他線程可以打斷它。那么就Go語言里atomic包里的原子操作和sync包提供的同步鎖有什么不同呢？

首先atomic操作的優(yōu)勢是更輕量，比如CAS可以在不形成臨界區(qū)和創(chuàng)建互斥量的情況下完成并發(fā)安全的值替換操作。這可以大大的減少同步對程序性能的損耗。

原子操作也有劣勢。還是以CAS操作為例，使用CAS操作的做法趨于樂觀，總是假設(shè)被操作值未曾被改變（即與舊值相等），并一旦確認(rèn)這個(gè)假設(shè)的真實(shí)性就立即進(jìn)行值替換，那么在被操作值被頻繁變更的情況下，CAS操作并不那么容易成功。而使用互斥鎖的做法則趨于悲觀，我們總假設(shè)會(huì)有并發(fā)的操作要修改被操作的值，并使用鎖將相關(guān)操作放入臨界區(qū)中加以保護(hù)。

所以總結(jié)下來原子操作與互斥鎖的區(qū)別有：