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如何在Golang中使用atomic保证并发安全

P粉602998670

发布： 2025-10-25 13:02:02

原创

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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int32、int64、uint32、uint64、uintptr和unsafe.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

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2. 原子加载与存储（Load/Store）

使用atomic.LoadInt64和atomic.StoreInt64安全读写变量：

var status int64 = 0

// 写入
atomic.StoreInt64(&status, 1)

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

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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
}

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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栈上频繁变化的对象。
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。