如何使用Golang sync/atomic实现原子操作_Golang atomic并发示例_技术教程

不能直接用++或=更新共享计数器，因为++是非原子的读-改-写操作，多goroutine并发时会导致数据竞争和结果错误；必须使用sync/atomic（如atomic.AddInt64）或sync.Mutex保证线程安全。

为什么不能直接用 `++` 或 `=` 更新共享计数器

多个 goroutine 同时对一个 int 变量执行 counter++，结果大概率小于预期值。这不是“偶尔出错”，而是根本没定义行为：++ 是读-改-写三步操作，中间可能被抢占，导致覆盖彼此的写入。Go 编译器和 CPU 都不保证其原子性，即使变量是全局或指针指向的也不行。

典型现象：go run -race 会报 Data Race；不加 -race 也可能跑出随机结果
不是线程安全的替代方案：sync.Mutex 能解决问题，但有锁开销；而简单计数、标志位切换等场景，sync/atomic 更轻量
必须用指针传入：atomic 系列函数操作的是内存地址，所有参数类型都要求是 *T

`atomic.AddInt64` 和 `atomic.LoadInt64` 配合使用最常见

计数器增减 + 读取是原子操作最典型的组合。注意：所有整数原子操作都严格区分有符号/无符号、32/64 位，不能混用类型，否则编译失败或 panic。

var counter int64

func increment() {
    atomic.AddInt64(&counter, 1)
}

func get() int64 {
    return atomic.LoadInt64(&counter)
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 100; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            increment()
        }()
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("final:", get()) // 总是 100
}

atomic.AddInt64 返回新值（可选），atomic.LoadInt64 是唯一安全读取方式
不要用 counter++ 替代 atomic.AddInt64(&counter, 1)，哪怕只有一处也破坏原子性
32 位系统上 int64 原子操作要求地址 8 字节对齐，Go 运行时通常保证，但若手动构造结构体字段顺序不当，可能触发 panic

`atomic.CompareAndSwapInt32` 实现无锁状态机

当需要“仅在满足某条件时才更新”（比如初始化一次、状态从 idle 切到 running），CAS 是核心原语。它比锁更细粒度，且天然支持乐观并发控制。

const (
    stateIdle = iota
    stateRunning
    stateDone
)

var state int32 = stateIdle

func startWork() bool {
    return atomic.CompareAndSwapInt32(&state, stateIdle, stateRunning)
}

func finishWork() {
    atomic.StoreInt32(&state, stateDone)
}

func getState() int32 {
    return atomic.LoadInt32(&state)
}

CompareAndSwap 返回 bool：成功则返回 true，失败不修改值
必须用 int32（或 uint32）配合 CAS，int64 版本在 32 位平台需要额外指令支持，性能略低
别写成 if state == stateIdle { state = stateRunning } —— 这中间存在竞态窗口，CAS 才是正确抽象

指针和结构体的原子操作要格外小心

atomic.Pointer[T]（Go 1.19+）可用于原子替换指针，但 atomic.Value 更适合存储任意类型数据（如配置快照）。二者都不支持对结构体字段做部分更新 —— 原子操作只能针对整个值。

atomic.Pointer[*MyStruct] 可以安全地替换整个指针，但无法原子修改 p.Load().Field = x
atomic.Value 的 Store/Load 是类型安全的，但内部用反射，有轻微开销；适合不频繁写、高频读的场景（如全局配置）
没有 atomic.UpdateString 或 atomic.AddFloat64 —— 浮点数和字符串需靠 Value 或自定义 CAS 循环实现

真正容易被忽略的是：原子操作只保证单个操作的线性化，不构成内存屏障之外的同步语义。如果后续逻辑依赖该原子操作的结果（比如写完 flag 再发消息），往往还需搭配 sync/atomic 提供的 Store/Load 内存序控制，或直接使用 chan / sync.WaitGroup 显式协调。