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Golang使用atomic进行原子操作实践

P粉602998670

发布： 2025-09-15 10:13:01

原创

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使用atomic包可避免数据竞争并提升性能，适用于计数器等场景。通过atomic.AddInt64等函数实现无锁并发安全操作，相比互斥锁更轻量高效。

golang使用atomic进行原子操作实践

在Go语言中，多协程环境下对共享变量的操作容易引发数据竞争问题。为避免使用互斥锁（sync.Mutex）带来的性能开销和复杂性，Go的sync/atomic包提供了对基本数据类型的原子操作支持。合理使用atomic不仅能提升性能，还能简化并发控制逻辑。

atomic支持的数据类型和常见操作

sync/atomic主要支持整型（int32、int64、uint32、uint64）、指针、uintptr 和 bool 类型的原子操作。常用函数包括：

atomic.LoadInt32(&val)：原子读取
atomic.StoreInt32(&val, newVal)：原子写入
atomic.AddInt32(&val, delta)：原子增减
atomic.CompareAndSwapInt32(&val, old, new)：CAS 操作，用于无锁编程

这些操作保证了在多协程并发访问时不会出现中间状态，适合计数器、状态标志等场景。

实际应用场景：并发计数器

最常见的用途是实现一个线程安全的计数器。相比使用互斥锁，atomic更轻量。

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package main

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

func main() {
    var counter int64
    var wg sync.WaitGroup

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

    wg.Wait()
    fmt.Println("Counter:", atomic.LoadInt64(&counter)) // 输出: Counter: 1000
}

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在这个例子中，每个goroutine对counter执行原子加1，最终结果准确无误，且没有使用锁。

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使用CAS实现简单的原子状态机

Compare-And-Swap（CAS）可用于实现无锁的状态切换，比如服务启动/关闭标志。

var status int32

func tryStart() bool {
    return atomic.CompareAndSwapInt32(&status, 0, 1)
}

func stop() {
    atomic.StoreInt32(&status, 0)
}

func getStatus() string {
    if atomic.LoadInt32(&status) == 1 {
        return "running"
    }
    return "stopped"
}

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tryStart函数确保只有一个调用者能将状态从0改为1，常用于单例初始化或防重复执行。