GO原子操作(1)

读写锁是互斥锁的优化,读写锁对共享资源的写操作和读操作则区别看待,并消除了读操作之间的互斥。条件变量主要是用于协调想要访问共享资源的那些线程。当共享资源的状态发生变化时,它可以被用来通知被互斥锁阻塞的线程,它既可以基于互斥锁,也可以基于读写锁。而原子操作可看做是他们的优化。

原子操作

所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作;这种操作一旦开始,就一直运行到结束,中间不会有任何 context switch (切换到另一个线程)
原子操作在进行的过程中是不允许中断的。在底层,这会由CPU提供芯片级别的支持,所以绝对有效。即使在拥有多CPU核心,或者多CPU的计算机系统中,原子操作的保证也是不可撼动的。在众多的同步工具中,真正能够保证原子性执行的只有原子操作

中断(interruption)

Go程序来说,Go语言运行时系统中的调度器,会恰当地安排其中所有的goroutine的运行。不过,在同一时刻,只可能有少数的goroutine真正地处于运行状态,并且这个数量是固定的。为了公平起见,调度器总是会频繁地换上或换下这些goroutine。
换上:意思是,让一个goroutine由非运行状态转为运行状态,并促使其中的代码在某个CPU核心上执行。
换下意思是,使一个goroutine它由运行状态转为非运行状态。中断代码执行
每一个程序获得碎片化的运行时间我们称之为CPU运行时间片

中断的时机

中断的时机多种多样,任何两条语句执行的间隙,甚至在某条语句执行的过程中都是可以的。即使这些语句在临界区之内也是如此。所以,我们说,互斥锁虽然可以保证临界区中代码的串行执行,但却不能保证这些代码执行的原子性(atomicity)。

优点

原子操作可以完全地消除竞态条件,并能够绝对地保证并发安全性。并且,它的执行速度要比其他的同步工具快得多,通常会高出好几个数量级。常有人说能用原子操作就别用锁。

缺点

如果大量的原子操作迟迟不能完成,而它又不会被中断,可想而知对整个系统必然是个灾难。

sync.atomic

正是因为原子操作不能被中断,所以它需要足够简单,并且要求快速。为了防止保护自己防止滥用操作系统层面只对针对二进制位或整数的原子操作提供了支持。Go语言的原子操作当然是基于CPU和操作系统的,所以它也只针对少数数据类型的值提供了原子操作函数。这些函数都存在于标准库代码包sync/atomic中.

sync/atomic包中的函数可以做的原子操作有:加法(add)、比较并交换(compare and swap,简称CAS)、加载(load)、存储(store)和交换(swap)。
这些函数针对的数据类型并不多。但是,对这些类型中的每一个,sync/atomic包都会有一套函数给予支持。这些数据类型有:int32、int64、uint32、uint64、uintptr,以及unsafe包中的Pointer。不过,针对unsafe.Pointer类型,该包并未提供进行原子加法操作的函数。
此外,sync/atomic包还提供了一个名为Value的类型,它可以被用来存储任意类型的值。

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