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Golang如何使用atomic实现原子操作

P粉602998670

发布： 2025-10-26 18:27:02

原创

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Go语言中atomic包提供轻量级原子操作，适用于多协程下对基本类型的安全读写。1. 支持int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer及布尔值的原子操作，常用函数有LoadXXX、StoreXXX、AddXXX和CompareAndSwapXXX。2. 示例中使用atomic.AddInt64和atomic.LoadInt64实现并发安全计数器，通过sync.WaitGroup协调1000个goroutine递增共享变量counter，最终输出正确的计数值1000，避免了传统锁的开销。

golang如何使用atomic实现原子操作

在Go语言中，atomic包提供了底层的原子操作支持，适用于多协程环境下对基本数据类型的读写保护。相比互斥锁（sync.Mutex），原子操作更轻量、高效，特别适合计数器、状态标志等简单共享变量的场景。

1. 原子操作的基本类型和函数

atomic包主要支持对以下类型的原子操作：

int32、int64
uint32、uint64、uintptr
指针（unsafe.Pointer）
布尔值（通过特定方式模拟）

常用函数包括：

atomic.LoadXXX：原子读取
atomic.StoreXXX：原子写入
atomic.AddXXX：原子增减
atomic.CompareAndSwapXXX：比较并交换（CAS）

2. 实际使用示例

下面是一个并发安全计数器的例子，展示如何用atomic.AddInt64和atomic.LoadInt64实现线程安全的计数：

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package main

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

func main() {
    var counter int64

    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            for j := 0; j < 1000; j++ {
                atomic.AddInt64(&counter, 1)
            }
        }()
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("最终计数:", atomic.LoadInt64(&counter))
}

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在这个例子中，多个goroutine同时对counter进行递增，使用atomic.AddInt64确保每次加1是原子的，避免了竞态条件。

3. 使用CompareAndSwap实现原子更新

CAS（Compare and Swap）是一种常见的无锁编程技术。可用于实现更复杂的原子逻辑，比如只设置一次的状态标志：

var status int32 // 0:未初始化, 1:已初始化

func initialize() {
    if atomic.CompareAndSwapInt32(&status, 0, 1) {
        fmt.Println("执行初始化逻辑")
        // 实际初始化代码
    } else {
        fmt.Println("已被其他协程初始化")
    }
}

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多个协程调用initialize时，只有第一个能成功将status从0改为1，其余会因当前值已不是0而返回false，从而保证初始化只执行一次。