Golang 中的 atomic.CompareAndSwapUint64()函数

在并发编程中，我们通常会遇到多个协程同时对共享资源进行修改的情况，而这样的操作往往会带来竞态条件（race condition）问题。在 Golang 中，我们可以使用 atomic 包提供的原子操作函数解决这个问题。本文将介绍 atomic 包中的一个重要函数：atomic.CompareAndSwapUint64()。

函数定义和作用

函数定义如下：

func CompareAndSwapUint64(addr *uint64, old, new uint64) (swapped bool)

该函数的作用是，比较指针 addr 所指向的 uint64 变量的值是否等于 old，若是，则将该变量的值修改为 new 并返回 true；若否，则不修改该变量的值，并返回 false。该操作是原子性的。

函数用法

在实际应用中，我们通常使用该函数来实现自旋锁（spin lock）。

一个简单的例子如下：

package main

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

func main() {
	var lock uint64

	var wg sync.WaitGroup
	for i := 0; i < 100; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {
			for {
				if atomic.CompareAndSwapUint64(&lock, 0, 1) {
					fmt.Println("Goroutine acquired the lock.")
					break
				}
			}
			wg.Done()
		}()
	}

	wg.Wait()

	fmt.Println("All goroutines finished.")
}

在这个例子中，我们有 100 个协程（goroutine）同时尝试获取一个锁（lock）。由于 Golang 中没有互斥锁（mutex）这种机制，我们需要自己实现一个 spin lock。我们通过调用 atomic.CompareAndSwapUint64() 函数来实现该锁。具体来说，每个协程都在一个 for 循环里自旋，尝试获取锁。当其中一个协程成功获取到锁时，它将打印一条信息并跳出循环，其他协程则继续自旋直到获取到锁。最后，所有协程都完成了它们的任务并打印一条信息表示结束。

总结

atomic 包提供了一组原子操作函数，可以有效地避免并发编程中的竞态条件问题。其中，atomic.CompareAndSwapUint64() 函数可以用来实现自旋锁。尽管自旋锁在一些情况下不太适用（比如争用过大）、容易产生占用 CPU 资源等缺点，但在某些场景下仍然是一种有效的解决方案。