Go 的 sync/atomic 包提供无锁原子操作,支持 int32/int64/uint32/uint64/uintptr/T 类型,不支持 int/uint/float 直接操作;常用函数包括 Load/Store/Add/CompareAndSwap/Swap,适用于计数器、状态标志等场景,但需注意对齐、内存序及不可组合性。

在 Go 中,sync/atomic 包提供了一组底层、无锁的原子操作函数,适用于对基本类型(如 int32、int64、uint32、uint64、uintptr、*unsafe.Pointer)进行并发安全的读写,避免使用 mutex 带来的开销。它不适用于结构体或复杂类型,但对计数器、状态标志、轻量信号等场景非常高效。
原子操作适用的数据类型和限制
sync/atomic 只支持固定大小的整数类型和指针类型。常见可用类型包括:
-
int32、int64 -
uint32、uint64、uintptr -
*T(通过unsafe.Pointer间接支持任意指针)
⚠️ 注意:int 和 uint 不可直接用于原子操作(因平台相关,32 或 64 位不确定),应显式使用 int32 或 int64。浮点数(如 float64)也不原生支持,需用 math.Float64bits 转为 uint64 后操作。
常用原子操作函数及用法示例
核心函数命名统一为 atomic.XxxTypeOp,例如 atomic.AddInt64、atomic.LoadUint32。典型操作包括:
立即学习“go语言免费学习笔记(深入)”;
-
读取:用
Load*(如atomic.LoadInt64(&x))——保证看到最新写入值 -
写入:用
Store*(如atomic.StoreInt64(&x, 100))——保证写入对其他 goroutine 立即可见 -
增减:用
Add*(如atomic.AddInt64(&counter, 1))——返回新值,线程安全 -
比较并交换(CAS):用
CompareAndSwap*(如atomic.CompareAndSwapInt32(&state, 0, 1))——常用于实现自定义锁或状态机 -
交换:用
Swap*(如atomic.SwapPointer(&p, newP))——返回旧值,原子替换
示例:安全递增计数器
var counter int64
go func() {
atomic.AddInt64(&counter, 1)
}()
go func() {
atomic.AddInt64(&counter, 1)
}()
// 最终 counter == 2,无竞态
原子布尔值与状态标志的实现
Go 没有 atomic.Bool(直到 Go 1.19 才加入,但仅限于 Value 类型封装)。在早期版本中,常用 uint32 模拟布尔状态:
- 用
0表示 false,1表示 true -
atomic.CompareAndSwapUint32(&done, 0, 1)实现“只执行一次”逻辑 -
atomic.LoadUint32(&done) == 1安全读取状态
这是 sync.Once 的底层原理之一,也是实现轻量级初始化/关闭标记的常用方式。
注意事项与常见陷阱
原子操作虽快,但易误用:
-
地址必须对齐:变量不能是结构体内嵌的未对齐字段(如
struct{ a byte; x int64 }中的x可能不对齐),建议单独声明或使用align64标签 -
不构成内存屏障语义的完整替代:虽然原子操作自带 acquire/release 语义,但复杂同步逻辑仍推荐优先用
sync.Mutex或sync.WaitGroup -
无法组合多个原子操作为事务:比如“先读再条件写”需靠
CAS循环实现,而非两条独立原子指令 -
竞态检测器(-race)能捕获非原子访问,但不会报原子误用:务必确保所有对该变量的访问都走
atomic.*函数
不复杂但容易忽略。










