Go并发之atomic

原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/RvFWCMX8P3VxjJrZRJZzMQ

1. atomic介绍:

         sync/atomic包提供了原子操作的能力,直接有底层CPU硬件支持,因而一般要比基于操作系统API的锁方式效率高些;这些功能需要非常小心才能正确使用。 除特殊的底层应用程序外,同步更适合使用channel或sync包的功能。 通过消息共享内存; 不要通过共享内存进行通信。

 

英文介绍如下:

(Package atomic provides low-level atomic memory primitives useful for implementing synchronization algorithms.These functions require great care to be used correctly. Except for special, low-level applications, synchronization is better done with channels or the facilities of the sync package. Share memory by communicating; don't communicate by sharing memory.)

链接:https://golang.org/pkg/sync/atomic/

 

典型使用场景:

 

sync/once, 实现源码如下所示:

 

2. atomic的API介绍

 

2.1 对于自增和自减的操作,对应的API

  • func AddInt32(addr *int32, delta int32) (new int32)

  • func AddInt64(addr *int64, delta int64) (new int64)

  • func AddUint32(addr *uint32, delta uint32) (new uint32)

  • func AddUint64(addr *uint64, delta uint64) (new uint64)

  • func AddUintptr(addr *uintptr, delta uintptr) (new uintptr)

伪代码实现如下所示:

*addr += deltareturn *addr

2.2对于比较和交换的操作,对应的API

  • func CompareAndSwapInt32(addr *int32, old, new int32) (swapped bool)

  • func CompareAndSwapInt64(addr *int64, old, new int64) (swapped bool)

  • func CompareAndSwapPointer(addr *unsafe.Pointer, old, new unsafe.Pointer) (swapped bool)

  • func CompareAndSwapUint32(addr *uint32, old, new uint32) (swapped bool)

  • func CompareAndSwapUint64(addr *uint64, old, new uint64) (swapped bool)

  • func CompareAndSwapUintptr(addr *uintptr, old, new uintptr) (swapped bool)

伪代码实现如下所示:

if *addr == old {  *addr = new  return true}return false

2.3 载入操作的API

  • func LoadInt32(addr *int32) (val int32)

  • func LoadInt64(addr *int64) (val int64)

  • func LoadPointer(addr *unsafe.Pointer) (val unsafe.Pointer)

  • func LoadUint32(addr *uint32) (val uint32)

  • func LoadUint64(addr *uint64) (val uint64)

  • func LoadUintptr(addr *uintptr) (val uintptr)

伪代码实现:

 return *addr

2.4存储操作的API:

  • func StoreInt32(addr *int32, val int32)

  • func StoreInt64(addr *int64, val int64)

  • func StorePointer(addr *unsafe.Pointer, val unsafe.Pointer)

  • func StoreUint32(addr *uint32, val uint32)

  • func StoreUint64(addr *uint64, val uint64)

  • func StoreUintptr(addr *uintptr, val uintptr)

伪代码实现:

 *addr = val

 

2.5 对于交换操作,对应的API:

  • func SwapInt32(addr *int32, new int32) (old int32)

  • func SwapInt64(addr *int64, new int64) (old int64)

  • func SwapPointer(addr *unsafe.Pointer, new unsafe.Pointer) (old unsafe.Pointer)

  • func SwapUint32(addr *uint32, new uint32) (old uint32)

  • func SwapUint64(addr *uint64, new uint64) (old uint64)

  • func SwapUintptr(addr *uintptr, new uintptr) (old uintptr)

伪代码实现:

old = *addr*addr = newreturn old

 

3.例子

使用atomic的例子:

package main
import (  
"fmt"  
"sync/atomic"  
"sync")
func main() {        
    var count int32  
    fmt.Println("main start...")  
    var wg sync.WaitGroup  
    for i:=0;i<5;i++ {    
        wg.Add(1)    
        go func( i int){      
            defer wg.Done()      
            fmt.Println("goroutine:",i,"start...")      
            atomic.AddInt32(&count,1)          
            fmt.Println("goroutine:",i,"count:",count,"end...")    
         }(i)  
    }  
    wg.Wait()  
    fmt.Println("main end...")
 }

输出结果:

main start...
goroutine: 4 start...
goroutine: 2 start...
goroutine: 2 count: 2 end...
goroutine: 1 start...
goroutine: 1 count: 3 end...
goroutine: 3 start...
goroutine: 3 count: 4 end...
goroutine: 4 count: 1 end...
goroutine: 0 start...
goroutine: 0 count: 5 end...
main end...

结果分析:

 

通过执行代码的结果,可以看出来,atomic的AddInt32函数操作是原子性的,在一个goroutine没有执行结束的时候,其他的goroutine在执行AddInt32的时候是被lock住的。

 

参考文档:

https://golang.org/pkg/sync/atomic/


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