面试题：Go中atomic包的基础使用场景

Question

请举例说明在Go语言中，atomic包适用于哪些常见的并发编程场景，并简单描述如何使用atomic包中的函数来解决这些场景下的问题。

Answer 1

常见并发编程场景及atomic包使用说明

1. 计数器场景
   • 场景描述：在并发环境下，多个goroutine可能会同时对一个计数器进行增加或减少操作。如果直接使用普通变量进行操作，可能会因为竞态条件导致结果不准确。
   • atomic包使用：

package main

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

func main() {
    var count int64
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            atomic.AddInt64(&count, 1)
        }()
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("Final count:", atomic.LoadInt64(&count))
}

在这个例子中，atomic.AddInt64函数用于安全地增加count的值，atomic.LoadInt64函数用于读取count的值，避免了竞态条件。

2. 状态标志场景
   • 场景描述：在并发程序中，需要一个标志来表示某个操作是否完成或某个状态是否改变，多个goroutine可能会同时尝试修改这个标志。
   • atomic包使用：

package main

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

func main() {
    var status int32 = 0
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        // 模拟一些操作
        atomic.StoreInt32(&status, 1)
    }()
    wg.Wait()
    if atomic.LoadInt32(&status) == 1 {
        fmt.Println("Operation completed")
    }
}

这里atomic.StoreInt32用于设置状态标志，atomic.LoadInt32用于读取状态标志，保证在并发环境下状态标志的正确读写。

3. 指针操作场景
   • 场景描述：当在并发环境下需要安全地更新一个指针时，如果直接操作指针，可能会导致竞态条件。
   • atomic包使用：

package main

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

type Data struct {
    value int
}

func main() {
    var ptr *Data
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(1)
    newData := &Data{value: 10}
    go func() {
        defer wg.Done()
        atomic.StorePointer((*unsafe.Pointer)(unsafe.Pointer(&ptr)), unsafe.Pointer(newData))
    }()
    wg.Wait()
    result := (*Data)(atomic.LoadPointer((*unsafe.Pointer)(unsafe.Pointer(&ptr))))
    fmt.Println("Value from pointer:", result.value)
}

在这个例子中，通过atomic.StorePointer和atomic.LoadPointer来安全地更新和读取指针，确保在并发环境下指针操作的正确性。