golang atomic看这篇就够啦

作者: 护念 | 来源:发表于2023-11-18 18:10 被阅读0次

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atomic

atomic是go提供的一个执行原子操作的包，虽然提供了这个包,但是go官方并不是很推荐使用；
除了做一些低级的应用程序外,go更推荐使用通道和sync来处理;

PS: go中的sync.Mutex底层都是通过atomic来实现的;这么看atomic确实比较低级。

虽然它比较底层，但是我还是有必要了解使用它。

1. 什么是原子操作呢?

可以这么简单的理解,在程序执行某一个操作的时候,在计算机底层其实是分了多个步骤去处理它；
有多个步骤处理，那么就意味着有中间状态（操作中、没操作完的状态）；

而原子操作，它是一个不可分割的整体,没有中间状态，要么成功了、要么失败了。，它通过底层的cpu操作去实现。

这样有什么好处,在多goroutine并发操作的同一个数据的时候,可以保护数据的一致性。

2. atomic 概述

在golang中,atomic主要提供了下面几种操作：

Store - 存一个值
Load - 获取一个值
Swap - 更新一个值（返回旧值）
Add - 加值
CompareAndSwap - 比较然后更新值（如果值还是原来的值，则更新）

另外主要是对下面的类型实现原子操作：

int32
int64
uint32
unint64
uintptr

函数格式为操作 + 类型，比如:
对于int32,会有下列函数:

atomic.AddInt32()
atomic.StoreInt32()
atomic.LoadInt32()
atomic.SwapInt32()
atomic.CompareAndSwapInt32(),其它类型同理。

虽然go提供了函数操作，但是go鼓励我们采用，方法调用（更人性化、不臃肿）.
比如atomic.AddInt32()对应的方法为Add()非常简洁哦～

3. 函数调用方式

需要注意的是：atomic操作的都是地址
由于每种类型使用方式基本差不多，这里拿int32举例演示

package main

import (
    "fmt"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    var a int32

    // 将1 存给a变量
    atomic.StoreInt32(&a, 1)

    fmt.Println(a)
    fmt.Println(atomic.LoadInt32(&a)) // 读取a地址的值

    // 更新值
    oldValue := atomic.SwapInt32(&a, 2)
    fmt.Println("新值：", a, "旧值：", oldValue)

    // 添加值
    atomic.AddInt32(&a, 2) // 加2
    fmt.Println("增加后值：", a)
    atomic.AddInt32(&a, -1) // 减1
    fmt.Println("减少后值：", a)

    // 比较后更新 返回是否更新成功
    swapped := atomic.CompareAndSwapInt32(&a, 3, 6) // 如果旧值是3 则更新为6
    fmt.Println("第一次比较更新是否成功：", swapped, "当前值为:", a)

    swapped = atomic.CompareAndSwapInt32(&a, 4, 3) // 如果旧值是4 则更新为3
    fmt.Println("第二次比较更新是否成功: ", swapped, "当前值为：", a)
}

// 1
// 1
// 新值： 2 旧值： 1
// 增加后值： 4
// 减少后值： 3
// 第一次比较更新是否成功： true 当前值为: 6
// 第二次比较更新是否成功:  false 当前值为： 6

4. 方法调用方式

go推荐使用这种，简洁。

直接将函数调用方式改成方法调用方式，如下：

package main

import (
    "fmt"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    // 使用atomic内置的类型（结构体）
    // 注意这个时候取值 要用a.Load()方式
    var a atomic.Int32

    // 将1 存给a变量
    a.Store(1)

    fmt.Println(a.Load()) // 读取a地址的值

    // 更新值
    oldValue := a.Swap(2)
    fmt.Println("新值：", a.Load(), "旧值：", oldValue)

    // 添加值
    a.Add(2) // 加2
    fmt.Println("增加后值：", a.Load())
    a.Add(-1) // 减1
    fmt.Println("减少后值：", a.Load())

    // 比较后更新 返回是否更新成功
    swapped := a.CompareAndSwap(3, 6) // 如果旧值是3 则更新为6
    fmt.Println("第一次比较更新是否成功：", swapped, "当前值为:", a.Load())

    swapped = a.CompareAndSwap(4, 3) // 如果旧值是4 则更新为3
    fmt.Println("第二次比较更新是否成功: ", swapped, "当前值为：", a.Load())
}

看看是不是简介了很多。

5. 无符号类型做减法

对于有符号类型，Add时候直接给一个负数是没有问题的；但是对于无符号类型比如（uint32,uint64）不能直接给负数——无符号没有负数，这个时候需要转换下，

怎么转换下呢？
在Add的时候，加一个按位取反，然后+1的数

下面看代码：

package main

import (
    "fmt"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    // 无符号类型整数
    var a atomic.Uint32

    // 将1 存给a变量
    a.Store(10)

    fmt.Println(a.Load()) // 读取a地址的值

    // 添加值
    a.Add(2)                       // 加2
    fmt.Println("增加后值：", a.Load()) // 加完后当前为 12
    a.Add(^uint32(3) + 1)          // 减3 按位取反 然后加1

    fmt.Println("第一次减少后值：", a.Load())

    // 减少1
    a.Add(^uint32(1) + 1)
    fmt.Println("第二次减少后值: ", a.Load())

    // 再次减少1
    a.Add(^uint32(0)) // ^uint32(0) 等价于 ^uint32(1) + 1
    fmt.Println("第三次减少后值: ", a.Load())
}

// 10
// 增加后值： 12
// 第一次减少后值： 9
// 第二次减少后值:  8
// 第三次减少后值:  7

6. Value类型（任意类型）

前面的操作都是针对某个类型的操作,这个类型可以对任意类型操作
PS: 这种类型，没有Add方式

package main

import (
    "fmt"
    "sync/atomic"
)

type Person struct {
    name string
    age  int8
}

func main() {
    // 任意类型
    var a atomic.Value

    p := Person{
        name: "张三",
        age:  18,
    }
    // 将p 结构体存入
    a.Store(p)

    fmt.Printf("取出值为：%#v\n", a.Load()) // 读取a地址的值
}

// 取出值为：main.Person{name:"张三", age:18}