0

0

如何在多线程环境下安全累加计数器(不加锁的 atomic)

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-01-19 16:41:26

|

453人浏览过

|

来源于php中文网

原创

最常用且高效的方式是使用原子操作;它通过硬件指令或语言原子类型确保“读-改-写”不可分割,避免丢失更新,适用于单变量简单运算,多变量一致性或条件逻辑仍需锁。

如何在多线程环境下安全累加计数器(不加锁的 atomic)

在多线程环境下安全累加计数器,最常用且高效的方式是使用原子操作(atomic),它能避免锁带来的性能开销和死锁风险,同时保证操作的不可分割性。

理解原子操作的核心作用

原子操作由硬件指令(如 x86 的 LOCK XADD)或语言/库提供的原子类型(如 C++ 的 std::atomic、Java 的 AtomicInteger、Go 的 atomic.AddInt64)实现。它们确保“读-改-写”三步(如 i++)作为一个整体执行,不会被其他线程中断。

普通变量的 i++ 在汇编层面通常对应:读取值 → 加 1 → 写回内存。若两个线程同时执行,可能都读到旧值,各自加 1 后写回,导致只累加了一次(丢失更新)。原子操作直接规避了这一问题。

常见语言中的原子累加写法

C++(推荐 std::atomic):

  • 定义:std::atomic counter{0};
  • 累加:counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed); 或简写 ++counter;
  • 注意:memory_order_relaxed 适用于纯计数场景,不依赖其他内存顺序;若需同步其他变量,应选更严格的序(如 acq_rel

Java(使用 AtomicInteger):

MaxAI
MaxAI

MaxAI.me是一款功能强大的浏览器AI插件,集成了多种AI模型。

下载
  • 定义:AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
  • 累加:counter.incrementAndGet();(返回新值)或 counter.getAndIncrement();(返回旧值)
  • 底层基于 Unsafe.compareAndSwapInt,JVM 会自动映射为 CPU 原子指令

Go(标准库 atomic 包):

  • 定义:var counter int64 = 0
  • 累加:atomic.AddInt64(&counter, 1)
  • 注意:Go 的 atomic 操作要求变量地址对齐(int64 需 8 字节对齐),全局变量或 heap 分配变量天然满足

什么情况下不能只靠 atomic?

原子操作适合单变量的简单运算(+、-、&、|、^、交换等),但以下场景仍需锁或其他同步机制

  • 多个变量需要保持一致性(例如:同时更新计数器和时间戳,并要求二者逻辑匹配)
  • 累加逻辑含条件判断(如“仅当当前值 compare-and-swap(CAS)循环 或锁
  • 需要阻塞等待(如“直到计数器达到阈值再继续”),应配合条件变量或 channel(Go)/CountDownLatch(Java)等

性能与正确性的平衡建议

原子操作虽快,但不是万能银弹:

  • 频繁争用同一原子变量(如高并发下所有 goroutine 都调 atomic.AddInt64)会造成缓存行竞争(false sharing),可考虑分片计数器(sharded counter)再聚合
  • 调试困难:原子操作无跟踪、不抛异常,逻辑错误(如忘记初始化)不易察觉,务必初始化为明确初值
  • 跨平台注意:某些弱内存模型架构(如 ARM/PowerPC)需显式内存序,而 x86 天然强序,开发时建议统一用 relaxedseq_cst,避免过度优化引入 bug

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

837

2023.06.15

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

741

2023.07.05

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

736

2023.07.31

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

397

2023.08.01

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

399

2023.08.02

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

446

2023.08.02

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

430

2023.08.02

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

16926

2023.08.03

PHP WebSocket 实时通信开发
PHP WebSocket 实时通信开发

本专题系统讲解 PHP 在实时通信与长连接场景中的应用实践,涵盖 WebSocket 协议原理、服务端连接管理、消息推送机制、心跳检测、断线重连以及与前端的实时交互实现。通过聊天系统、实时通知等案例,帮助开发者掌握 使用 PHP 构建实时通信与推送服务的完整开发流程,适用于即时消息与高互动性应用场景。

11

2026.01.19

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 2.7万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 7万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 47.8万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号