Go并发编程之美-CAS操作

2019-02-15 19:31:20 712

一、前言

go语言类似Java JUC包也提供了一些列用于多线程之间进行同步的措施,比如低级的同步措施有 锁、CAS、原子变量操作类。相比Java来说go提供了独特的基于通道的同步措施。本节我们先来看看go中CAS操作

二、CAS操作

go中的Cas操作与java中类似,都是借用了CPU提供的原子性指令来实现。CAS操作修改共享变量时候不需要对共享变量加锁,而是通过类似乐观锁的方式进行检查,本质还是不断的占用CPU 资源换取加锁带来的开销(比如上下文切换开销)。下面一个例子使用CAS来实现计数器

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

var (
    counter int32          //计数器
    wg      sync.WaitGroup //信号量
)

func main() {

    threadNum := 5

    //1. 五个信号量
    wg.Add(threadNum)

    //2.开启5个线程
    for i := 0; i < threadNum; i++ {
        go incCounter(i)
    }

    //3.等待子线程结束
    wg.Wait()
    fmt.Println(counter)
}

func incCounter(index int) {
    defer wg.Done()

    spinNum := 0
    for {
        //2.1原子操作
        old := counter
        ok := atomic.CompareAndSwapInt32(&counter, old, old+1)
        if ok {
            break
        } else {
            spinNum++
        }
    }

    fmt.Printf("thread,%d,spinnum,%d\n",index,spinNum)

}
  • 如上代码main线程首先创建了5个信号量,然后开启五个线程执行incCounter方法
  • incCounter内部执行代码2.1 使用cas操作递增counter的值, atomic.CompareAndSwapInt32具有三个参数,第一个是变量的地址,第二个是变量当前值,第三个是要修改变量为多少,该函数如果发现传递的old值等于当前变量的值,则使用第三个变量替换变量的值并返回true,否则返回false。
  • 这里之所以使用无限循环是因为在高并发下每个线程执行CAS并不是每次都成功,失败了的线程需要重写获取变量当前的值,然后重新执行CAS操作。读者可以把线程数改为10000或者更多会发现输出thread,5329,spinnum,1其中1说明该线程尝试了两个CAS操作,第二次才成功。

三、总结

go中CAS操作具有原子性,在解决多线程操作共享变量安全上可以有效的减少使用锁所带来的开销,但是这是使用cpu资源做交换的。

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