Go語言並行之原子操作詳解

2022-12-29 14:00:56

程式碼中的加鎖操作因為涉及核心態的上下文切換會比較耗時、代價比較高。針對基本資料型別我們還可以使用原子操作來保證並行安全，因為原子操作是Go語言提供的方法它在使用者態就可以完成，因此效能比加鎖操作更好。Go語言中原子操作由內建的標準庫sync/atomic 提供。

大多數情況下我們都是針對基本資料型別進行資料操作，能不加鎖就不加鎖。

首先很多人都不相信基本型別並行修改會出現競態問題。不妨嘗試一下，並行加一。

var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 10000; i++ {
wg.Add(1)
go func () {
defer wg.Done()
xInt32++
}()
}
wg.Wait()
print(xInt32)

無論輸出多少次都無法達到10000,之所以如此就是因為此處的加1操作並不是原子的，都是先取當前值，加1，再賦值，會出現覆蓋的情況。

修改

修改是最常用到的。

func modify(delta int32) {
atomic.AddInt32(&xInt32, delta)
atomic.AddInt64(&xInt64, int64(delta))
atomic.AddUint32(&xuInt32, uint32(delta))
atomic.AddUint64(&xuInt64, uint64(delta))
}

我們忽略了Uintptr的討論，這是記憶體地址的整數表示，是用來存地址內容的，暫時沒有遇到過指標的資料計算。

var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 10000; i++ {
wg.Add(1)
go func () {
defer wg.Done()
//xInt32++
modify(1)
}()
}
wg.Wait()
print(xInt32)

改為原子操作後，發現每次執行都可以得到預期的結果10000，

賦值與讀取

在並行情況下，讀取到某個變數後，在使用時變數內容可能會被篡改，所以使用原子讀取。在並行情況下，為某個變數賦值的時候，必須要防止讀取到寫入一半的錯誤值，所以要用原子寫入。

var xInt32 int32
atomic.StoreInt32(&xInt32, 100)
println(xInt32)
v := atomic.LoadInt32(&xInt32)
println(v)

輸出

100
100

就目前而言，原子讀寫都是為了防止讀寫一半導致資料錯誤，但我無法復現這種錯誤的場景，假如你可以復現請在本文底部放留言。

var v atomic.Value
v.Store([]int{})
fmt.Println(v.Load().([]int))

也可以儲存其他任意型別，但如果使用到類似append擴容原變數的語句，而不是使用直接替換的話，原子操作也是會失效的。

比較並交換

以下是節選自《Go並行程式設計實戰》一書中的例子，比較並交換（Compare And Swap）簡稱CAS，是樂觀鎖的核心思想，所以簡單介紹一下。

var xInt32 int32
for {
    v := atomic.LoadInt32(&xInt32)
    if atomic.CompareAndSwapInt32(&xInt32, v, v+100) {
        break
    }
}
print(xInt32)

這裡一種無鎖的結構，是一種思路，在需要改變資料的時候，反覆判斷資料是否和原資料一致
一致時替換，不一致時說明被它處修改，則跳過
在不建立互斥量和不形成臨界區的情況下，完成並行安全的值替換操作。

小結

1.最常用原子操作中的修改、基本型別的值賦值，其他不常用

2.在其他型別出現並行的時候儘可能使用sync包提供的並行安全的型別，下一節講。

3.通過通訊共用記憶體；不要通過共用記憶體進行通訊。儘量使用通道。

到此這篇關於Go語言並行之原子操作詳解的文章就介紹到這了,更多相關Go語言原子操作內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！

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賦值與讀取

比較並交換

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