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Golang如何使用 sync/atomic 实现原子操作_Golang 并发安全与性能优化

P粉602998670

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发布时间:2025-11-22 09:32:02

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来源于php中文网

原创

答案:Go的atomic包提供轻量级原子操作,适用于int32、int64等基础类型的并发安全读写,通过Load、Store、Add和CompareAndSwap等函数实现无锁控制,常用于计数器和单例初始化等场景,相比mutex性能更优,但仅适合简单变量同步,复杂状态管理仍需使用互斥锁或channel。

golang如何使用 sync/atomic 实现原子操作_golang 并发安全与性能优化

在高并发场景下,多个 goroutine 同时访问共享变量容易引发数据竞争问题。Golang 的 sync/atomic 包提供了底层的原子操作支持,能有效避免锁的开销,提升性能。相比使用 mutex 加锁,atomic 更轻量,适用于简单的共享变量读写控制。

atomic 支持的数据类型和操作

sync/atomic 主要支持对以下类型的原子操作:

  • int32、int64
  • uint32、uint64
  • uintptr
  • unsafe.Pointer(用于无锁指针操作)

常用操作函数包括:

  • atomic.LoadXXX(&val):原子读取
  • atomic.StoreXXX(&val, newVal):原子写入
  • atomic.AddXXX(&val, delta):原子增减
  • atomic.CompareAndSwapXXX(&val, old, new):CAS 操作,实现无锁并发控制的核心

典型使用场景:计数器

最常见的用途是实现并发安全的计数器。例如统计请求数、goroutine 数量等。

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示例代码:

var counter int64

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

func getCounter() int64 {
  return atomic.LoadInt64(&counter)
}

多个 goroutine 调用 increment() 不会引发竞态,且性能优于互斥锁。

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CAS 实现无锁逻辑

Compare-And-Swap(CAS)是构建无锁算法的基础。可用于实现状态机、单例初始化、乐观锁等。

示例:只执行一次的初始化逻辑(类似 sync.Once):

var initialized int32

func doOnce() {
  if atomic.CompareAndSwapInt32(&initialized, 0, 1) {
    // 执行初始化逻辑
    println("initialized")
  }
}

只有第一个成功修改 initialized 值的 goroutine 会执行初始化,其余直接跳过。

性能优化建议

  • 优先使用 atomic.Value 存储复杂对象的原子读写(如配置结构体),但需保证赋值一致性
  • 避免对大结构体频繁使用原子操作,应考虑拆分或使用读写锁
  • 注意内存对齐问题,某些平台要求原子变量地址对齐到特定边界
  • 不要混合使用原子操作和非原子操作访问同一变量

atomic 虽快,但适用范围有限。仅用于简单变量同步;复杂状态管理仍推荐 mutex 或 channel。

基本上就这些。合理使用 atomic 能显著提升并发程序性能,关键在于理解其限制和适用场景。

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