Go 中的原子操作 sync/atomic
用原子操作来替换 mutex 锁其主要原因是：原子操作由底层硬件支持，而锁则由操作系统提供的 API 实现。若实现相同的功能，前者通常会更有效率。
并发安全中的原子操作
对于并发操作而言，原子操作是个非常现实的问题。典型的就是 i++ 的问题。当两个 CPU 同时对内存中的i进行读取，然后把加一之后的值放入内存中，可能两次 i++ 的结果，这个 i 只增加了一次。
为了保证并发安全，除了使用临界区之外，还可以使用原子操作。顾名思义这类操作满足原子性，其执行过程不能被中断，这也就保证了同一时刻一个线程的执行不会被其他线程中断，也保证了多线程下数据操作的一致性。
原子操作即是进行过程中不能被中断的操作。也就是说，针对某个值的原子操作在被进行的过程当中，CPU 绝不会再去进行其它的针对该值的操作。无论这些其它的操作是否为原子操作都会是这样。为了实现这样的严谨性，原子操作仅会由一个独立的 CPU 指令代表和完成。只有这样才能够在并发环境下保证原子操作的绝对安全。
如果我们善用原子操作，它会比锁更为高效。
Go 中 sync/atomic 包的学习与使用
- Go 语言提供的原子操作都是非入侵式的，由标准库
sync/atomic中的众多函数代表 - atomic 包提供了底层的原子级内存操作，类型共有六种：
int32, int64, uint32, uint64, uintptr, unsafe.Pinter - 对于每一种类型，提供了五类原子操作分别是：
- Add, 增加和减少
- CompareAndSwap, 比较并交换
- Swap, 交换
- Load, 读取
- Store, 存储
增加或减少 Add
- 被操作的类型只能是数值类型
int32,int64,uint32,uint64,uintptr。 - 第一个参数值必须是一个指针类型的值，以便施加特殊的 CPU 指令。
- 第二个参数值的类型和第一个被操作值的类型总是相同的，传递一个正整数增加值，负整数减少值。
函数会直接在传递的地址上进行修改操作，此外函数会返回修改之后的新值。需要注意的是当你处理 unint32 和 unint64 时，由于 delta 参数类型被限定，不能直接传输负数，所以需要利用二进制补码机制，其中 N 为需要减少的正整数值。
var b uint32
b += 20
// atomic.Adduint32(&b, ^uint32(N-1))
atomic.AddUint32(&b, ^uint32(10-1)) // 等价于 b -= 10
fmt.Println(b == 10) // true
比较并交换 CAS
原子操作中最经典的 CAS 问题。
CAS 的意思是判断内存中的某个值是否等于 old 值，如果是的话，则赋 new 值给这块内存。CAS 是一个方法，并不局限在 CPU 原子操作中。 CAS 比互斥锁乐观，但是也就代表 CAS 是有赋值不成功的时候，调用 CAS 的那一方就需要处理赋值不成功的后续行为了，比如 用 for 循环不断进行尝试，直到成功为止。。
CAS 类似乐观锁，总是假设被操作值未曾被改变（即与旧值相等），并一旦确认这个假设的真实性就立即进行值替换。 而互斥锁是悲观锁总假设会有并发的操作要修改被操作的值，并使用锁将相关操作放入临界区中加以保护。
- 调用函数后，会先判断参数 addr 指向的被操作值与参数 old 的值是否相等
- 仅当此判断得到肯定的结果之后，才会用参数 new 代表的新值替换掉原先的旧值，否则操作就会被忽略。
var value int32
func main() {
fmt.Println("======old value=======")
fmt.Println(value)
fmt.Println("======CAS value=======")
addValue(3)
fmt.Println(value)
}
//不断地尝试原子地更新value的值,直到操作成功为止
func addValue(delta int32){
//在被操作值被频繁变更的情况下,CAS操作并不那么容易成功
//so 不得不利用for循环以进行多次尝试
for {
v := value
if atomic.CompareAndSwapInt32(&value, v, (v + delta)){
//在函数的结果值为true时,退出循环
break
}
//操作失败的缘由总会是value的旧值已不与v的值相等了.
//CAS操作虽然不会让某个Goroutine阻塞在某条语句上,但是仍可能会使流产的执行暂时停一下,不过时间大都极其短暂.
}
}
读取和写入 Load and Store
许多变量的读写无法在一个时钟周期内完成，而此时执行可能会被调度到其他线程，无法保证并发安全。
当我们要读取一个变量的时候，很有可能这个变量正在被写入，这时我们就很有可能读取到写到一半的数据，所以读取操作是需要一个原子行为的。如果有多个 CPU 往内存中一个数据块写入数据的时候，可能导致这个写入的数据不完整。
- 在原子地存储某个值的过程中，任何 CPU 都不会进行针对同一个值的读或写操作。
- 原子的值存储操作总会成功，因为它并不会关心被操作值的旧值是什么。
- 和 CAS 操作有着明显的区别。
交换 Swap
- 与 CAS 操作不同，原子交换操作不会关心被操作的旧值。
- 它会直接设置新值，并返回被操作值的旧值。
- 此类操作比 CAS 操作的约束更少，同时又比原子载入操作的功能更强。
atomic.Value
适用于读多写少并且变量占用内存不是特别大的情况，如果用内存存储大量数据，这个并不适合，技术上主要是常见的写时复制 copy-on-write。
