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Go語言并發之原子操作詳解_Golang

作者:機智的程序員小熊 ? 更新時間: 2023-02-04 編程語言

代碼中的加鎖操作因為涉及內核態的上下文切換會比較耗時、代價比較高。針對基本數據類型我們還可以使用原子操作來保證并發安全,因為原子操作是Go語言提供的方法它在用戶態就可以完成,因此性能比加鎖操作更好。Go語言中原子操作由內置的標準庫sync/atomic 提供。

大多數情況下我們都是針對基本數據類型進行數據操作,能不加鎖就不加鎖。

首先很多人都不相信基本類型并發修改會出現競態問題。不妨嘗試一下,并發加一。

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操作并不是原子的,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,這是內存地址的整數表示,是用來存地址內容的,暫時沒有遇到過指針的數據計算。

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)

改為原子操作后,發現每次運行都可以得到預期的結果10000

賦值與讀取

在并發情況下,讀取到某個變量后,在使用時變量內容可能會被篡改,所以使用原子讀取。 在并發情況下,為某個變量賦值的時候,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數據錯誤,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))

也可以存儲其他任意類型,但如果使用到類似append擴容原變量的語句,而不是使用直接替換的話,原子操作也是會失效的。

比較并交換

以下是節選自《Go并發編程實戰》一書中的例子,比較并交換(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)
  • 這里一種無鎖的結構,是一種思路,在需要改變數據的時候,反復判斷數據是否和原數據一致
  • 一致時替換,不一致時說明被它處修改,則跳過
  • 在不創建互斥量和不形成臨界區的情況下,完成并發安全的值替換操作。

小結

1.最常用原子操作中的修改、基本類型的值賦值,其他不常用

2.在其他類型出現并發的時候盡可能使用sync包提供的并發安全的類型,下一節講。

3.通過通信共享內存;不要通過共享內存進行通信。盡量使用通道。

原文鏈接:https://juejin.cn/post/7182058346445766711

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