1. Go中的原子操作
原子性：一个或多个操作在CPU的执行过程中不被中断的特性，称为原子性。这些操作对外表现成一个不可分割的整体，他们要么都执行，要么都不执行，外界不会看到他们只执行到一半的状态。
原子操作：进行过程中不能被中断的操作，原子操作由底层硬件支持，而锁则是由操作系统提供的API实现，若实现相同的功能，前者通常会更有效率
最小案例：
package main
import (
"sync"
"fmt"
)
var count int
func add(wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
count++
}
func main() {
wg := sync.WaitGroup{}
wg.Add(1000)
for i := 0; i < 1000; i++ {
go add(&wg)
}
wg.Wait()
fmt.Println(count)
}
count不会等于1000，因为count++这一步实际是三个操作：
从内存读取count
CPU更新count = count + 1
写入count到内存
因此就会出现多个goroutine读取到相同的数值，然后更新同样的数值到内存，导致最终结果比预期少
2. Go中sync/atomic包
Go语言提供的原子操作都是非入侵式的，由标准库中sync/aotomic中的众多函数代表
atomic包中支持六种类型
int32
uint32
int64
uint64
uintptr
unsafe.Pointer
对于每一种类型，提供了五类原子操作：
LoadXXX(addr): 原子性的获取*addr的值，等价于：
return *addr
StoreXXX(addr, val): 原子性的将val的值保存到*addr，等价于：
addr = val
AddXXX(addr, delta): 原子性的将delta的值添加到*addr并返回新值（unsafe.Pointer不支持），等价于：
*addr += delta
return *addr
SwapXXX(addr, new) old: 原子性的将new的值保存到*addr并返回旧值，等价于：
old = *addr
*addr = new
return old
CompareAndSwapXXX(addr, old, new) bool: 原子性的比较*addr和old，如果相同则将new赋值给*addr并返回true，等价于：
if *addr == old {
*addr = new
return true
}
return false
因此第一部分的案例可以修改如下，即可通过
// 修改方式1
func add(wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
for {
if atomic.CompareAndSwapInt32(&count, count, count+1) {
break
}
}
}
// 修改方式2
func add(wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
atomic.AddInt32(&count, 1)
}
3. 扩大原子操作的适用范围：atomic.Value
Go语言在1.4版本的时候向sync/atomic包中添加了新的类型Value，此类型相当于一个容器，被用来"原子地"存储（Store）和加载任意类型的值
type Value func(v *Value) Load() (x interface{}): 读操作，从线程安全的v中读取上一步存放的内容 func(v *Value) Store(x interface{}): 写操作，将原始的变量x存放在atomic.Value类型的v中
比如作者写文章时是22岁，写着写着就23岁了..
package main
import (
"fmt"
"sync"
"sync/atomic"
)
func main() {
// 此处依旧选用简单的数据类型，因为代码量少
config := atomic.Value{}
config.Store(22)
wg := sync.WaitGroup{}
wg.Add(10)
for i := 0; i < 10; i++ {
go func(i int) {
defer wg.Done()
// 在某一个goroutine中修改配置
if i == 0 {
config.Store(23)
}
// 输出中夹杂22，23
fmt.Println(config.Load())
}(i)
}
wg.Wait()
}
4. atomic.Value源码分析
atomic.Value被设计用来存储任意类型的数据，所以它内部的字段是一个interface{}类型
type Value struct {
v interface{}
}
还有一个ifaceWords类型，作为空interface的内部表示格式，typ代表原始类型，data代表真正的值
// ifaceWords is interface{} internal representation.
type ifaceWords struct {
typ unsafe.Pointer
data unsafe.Pointer
}
4.1 unsafe.Pointer
Go语言并不支持直接操作内存，但是它的标准库提供一种不保证向后兼容的指针类型unsafe.Pointer， 让程序可以灵活的操作内存，它的特别之处在于：可以绕过Go语言类型系统的检查
也就是说：如果两种类型具有相同的内存结构，我们可以将unsafe.Pointer当作桥梁，让这两种类型的指针相互转换，从而实现同一份内存拥有两种解读方式
例如int类型和int32类型内部的存储结构是一致的，但是对于指针类型的转换需要这么做：
var a int32
// 获得a的*int类型指针
(*int)(unsafe.Pointer(&a))
4.2 实现原子性的读取任意结构操作
func (v *Value) Load() (x interface{}) {
// 将*Value指针类型转换为*ifaceWords指针类型
vp := (*ifaceWords)(unsafe.Pointer(v))
// 原子性的获取到v的类型typ的指针
typ := LoadPointer(&vp.typ)
// 如果没有写入或者正在写入，先返回，^uintptr(0)代表过渡状态，见下文
if typ == nil || uintptr(typ) == ^uintptr(0) {
return nil
}
// 原子性的获取到v的真正的值data的指针，然后返回
data := LoadPointer(&vp.data)
xp := (*ifaceWords)(unsafe.Pointer(&x))
xp.typ = typ
xp.data = data
return
}
4.3 实现原子性的存储任意结构操作
在此之前有一段较为重要的代码，其中runtime_procPin方法可以将一个goroutine死死占用当前使用的P (此处参考Goroutine调度器(一)：P、M、G关系, 不发散了) 不允许其他的goroutine抢占，而runtime_procUnpin则是释放方法
// Disable/enable preemption, implemented in runtime.
func runtime_procPin()
func runtime_procUnpin()
Store方法
func (v *Value) Store(x interface{}) {
if x == nil {
panic("sync/atomic: store of nil value into Value")
}
// 将现有的值和要写入的值转换为ifaceWords类型，这样下一步就能获取到它们的原始类型和真正的值
vp := (*ifaceWords)(unsafe.Pointer(v))
xp := (*ifaceWords)(unsafe.Pointer(&x))
for {
// 获取现有的值的type
typ := LoadPointer(&vp.typ)
// 如果typ为nil说明这是第一次Store
if typ == nil {
// 如果你是第一次，就死死占住当前的processor，不允许其他goroutine再抢
runtime_procPin()
// 使用CAS操作，先尝试将typ设置为^uintptr(0)这个中间状态
// 如果失败，则证明已经有别的线程抢先完成了赋值操作
// 那它就解除抢占锁，然后重新回到 for 循环第一步
if !CompareAndSwapPointer(&vp.typ, nil, unsafe.Pointer(^uintptr(0))) {
runtime_procUnpin()
continue
}
// 如果设置成功，说明当前goroutine中了jackpot
// 那么就原子性的更新对应的指针，最后解除抢占锁
StorePointer(&vp.data, xp.data)
StorePointer(&vp.typ, xp.typ)
runtime_procUnpin()
return
}
// 如果typ为^uintptr(0)说明第一次写入还没有完成，继续循环等待
if uintptr(typ) == ^uintptr(0) {
continue
}
// 如果要写入的类型和现有的类型不一致，则panic
if typ != xp.typ {
panic("sync/atomic: store of inconsistently typed value into Value")
}
// 更新data
StorePointer(&vp.data, xp.data)
return
}
}
最后：
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作者：Takagi_san
链接：https://juejin.im/post/5e2c0bbb51882526b645602b
