在Go并发编程中，当多个 goroutine 同时读写共享变量时，如果没有妥善同步，就会出现数据竞争（Data Race）。Go 提供了
sync/atomic包，用于实现轻量级的原子操作，避免使用锁所带来的性能开销。
一、什么是原子操作？
原子操作指的是在执行过程中不会被任何其他操作中断的操作。在多线程环境中，原子操作确保某个变量的读、写、加减等操作具有一致性和安全性。
二、常用原子操作函数
Go 的 sync/atomic 包支持以下常用操作，主要用于 int32、int64、uint32、uint64 和 unsafe.Pointer 等类型：
| 函数 | 说明 |
atomic.LoadInt32(&val) |
原子读取值 |
atomic.StoreInt32(&val, new) |
原子写入值 |
atomic.AddInt32(&val, delta) |
原子加法（并返回新值） |
atomic.CompareAndSwapInt32(&val, old, new) |
原子比较并交换 |
同理还有 Int64、Uint32、Uint64、Pointer 版本 |
三、使用示例
示例：并发计数器
package main import ( "fmt" "sync" "sync/atomic" ) func main() { var counter int32 = 0 var wg sync.WaitGroup for i := 0; i < 1000; i++ { wg.Add(1) go func() { defer wg.Done() atomic.AddInt32(&counter, 1) }() } wg.Wait() fmt.Println("Final Counter:", counter) // 输出应该为 1000 }
这个例子中我们使用 atomic.AddInt32 来确保并发写入是安全的，避免了 race condition。
四、CompareAndSwap：原子级条件更新
CompareAndSwap 是一个非常强大的函数，可用于实现无锁状态切换。
var status int32 = 0 // 尝试将状态从 0 改为 1 if atomic.CompareAndSwapInt32(&status, 0, 1) { fmt.Println("切换状态成功") } else { fmt.Println("状态已被修改") }
如果当前值等于期望值，就会被新值替换；否则不做任何操作，适用于状态机、CAS 重试等场景。
五、原子 vs 锁
| 方面 | 原子操作（atomic） | 锁（Mutex/RWMutex） |
| 性能 | 极高（CPU级指令） | 较低（涉及调度、抢占） |
| 适用场景 | 简单计数、状态标记 | 复杂结构同步 |
| 编程复杂度 | 较高，易出错 | 较低，语义清晰 |
| 死锁风险 | 无 | 存在风险 |
六、使用注意事项
- • 原子操作仅适用于简单变量的并发读写，如计数器、标志位。
- • 不能对结构体、map、slice 等复杂类型直接使用。
- • 原子操作不能和普通操作混用，否则仍可能产生竞态条件。
- • 如需读写多个变量或复合结构，推荐使用
sync.Mutex。
七、小结
- •
sync/atomic提供了高性能的原子操作，是无锁并发的核心工具。 - • 适合用于计数器、自旋锁、状态标识等场景。
- • 不适合管理复杂共享数据，不能代替所有同步手段。
