面试题：Go语言中原子操作提升并发性能之基础运用

Question

在Go语言中，假设你有一个多协程读写的共享变量，使用原子操作包`atomic`中的`AddInt64`函数来实现对该变量的安全加法操作，请写出相应代码，并解释为什么使用原子操作能提升并发性能。

Answer 1

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    var num int64
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            atomic.AddInt64(&num, 1)
        }()
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("最终结果:", num)
}

使用原子操作能提升并发性能的原因如下：

• 避免锁开销：在并发编程中，传统的方式是使用锁（如sync.Mutex）来保护共享变量，以防止竞态条件。然而，锁的使用会带来额外的开销，例如加锁和解锁的操作。每次加锁和解锁都需要CPU上下文切换，这在高并发场景下会显著降低性能。而原子操作是CPU级别的操作，它不需要像锁那样进行上下文切换，直接在硬件层面保证了操作的原子性，所以性能更高。
• 无死锁风险：使用锁时，如果加锁和解锁的顺序不正确，或者在嵌套锁的情况下，很容易产生死锁问题。一旦发生死锁，程序就会陷入停滞，所有相关的协程都无法继续执行。原子操作由于不需要锁，不存在这种死锁风险，因此在并发环境下更加可靠，也间接提升了性能。