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Golang中原子操作

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原子操作就是不可中断的操作，外界是看不到原子操作的中间状态，要么看到原子操作已经完成，要么看到原子操作已经结束。在某个值的原子操作执行的过程中，CPU绝对不会再去执行其他针对该值的操作，那么其他操作也是原子操作。Go语言中提供的原子操作都是非侵入式的，在标准库代码包sync/atomic中提供了相关的原子函数。

1. Store

atomic.Store…为变量设置值

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func StoreInt32(addr *int32, val int32)
func StoreInt64(addr *int64, val int64)
func StoreUint32(addr *uint32, val uint32)
func StoreUint64(addr *uint64, val uint64)
func StoreUintptr(addr *uintptr, val uintptr)
func StorePointer(addr *unsafe.Pointer, val unsafe.Pointer) //设置指针

2. Load

atomic.Store…获取变量值

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func LoadInt32(addr *int32) (val int32)
func LoadInt64(addr *int64) (val int64)
func LoadUint32(addr *uint32) (val uint32)
func LoadUint64(addr *uint64) (val uint64)
func LoadUintptr(addr *uintptr) (val uintptr)
func LoadPointer(addr *unsafe.Pointer) (val unsafe.Pointer) //获取指针

3. Add

atomic.Add…修改变量值，delta>0为加，delta<0为减， 返回新值

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func AddInt32(addr *int32, delta int32) (new int32)
func AddUint32(addr *uint32, delta uint32) (new uint32)
func AddInt64(addr *int64, delta int64) (new int64)
func AddUint64(addr *uint64, delta uint64) (new uint64)
func AddUintptr(addr *uintptr, delta uintptr) (new uintptr) //实为指针移动为止

4. Swap

atomic.Add…交换变量值，设置新值，返回老值

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func SwapInt32(addr *int32, new int32) (old int32)
func SwapInt64(addr *int64, new int64) (old int64)
func SwapUint32(addr *uint32, new uint32) (old uint32)
func SwapUint64(addr *uint64, new uint64) (old uint64)
func SwapUintptr(addr *uintptr, new uintptr) (old uintptr)
func SwapPointer(addr *unsafe.Pointer, new unsafe.Pointer) (old unsafe.Pointer)

4. CAS

CAS的全称是Compare And Swap 即比较和交换的意思, 其包括两个部分，第一需要先比较，比较通过后然后再交换；看起来这是两步操作，但是由于底层硬件的支持，使两步操作能一步完成，从而保证了原子性，避免了独占锁的资源浪费。Golang atomic包中已经完整的支持的CAS操作 

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func CompareAndSwapInt32(addr *int32, old, new int32) (swapped bool)
func CompareAndSwapInt64(addr *int64, old, new int64) (swapped bool)
func CompareAndSwapUint32(addr *uint32, old, new uint32) (swapped bool)
func CompareAndSwapUint64(addr *uint64, old, new uint64) (swapped bool)
func CompareAndSwapUintptr(addr *uintptr, old, new uintptr) (swapped bool)
func CompareAndSwapPointer(addr *unsafe.Pointer, old, new unsafe.Pointer) (swapped bool)

这个函数有三个参数，第一个是目标数据的地址，第二个是目标数据的旧值，第三个则是等待更新的新值。每次CAS都会用old和addr内的数据进行比较，如果数值相等，则执行操作，用new覆盖addr内的旧值，如果数据不相等，则忽略后面的操作。在高并发的情况下，单次CAS的执行成功率会降低，因此需要配合循环语句for，形成一个for+atmoc的类似自旋乐观锁的操作。