Golang atomic.AddUint64() 函数及其示例

Go 语言在并发编程中是一种十分流行的语言，经常需要对变量进行原子性的操作，以避免并发访问时的数据竞争。在 Go 语言中，我们可以使用 atomic 包来进行原子性的操作，其中 atomic.AddUint64() 函数可以用于原子性的增加一个 uint64 类型的变量的值。本文将介绍这个函数的用法及其示例代码。

atomic.AddUint64() 函数的用法

atomic.AddUint64() 函数的原型如下：

func AddUint64(addr *uint64, delta uint64) (new uint64)

其中，addr 参数为一个指向 uint64 类型变量的指针，delta 参数为要增加的值。执行该函数后，会原子性地将 addr 指向的变量的值加上 delta，并返回新的值。这个操作是原子性的，因此不会受到其他 goroutine 的干扰。

下面是一个使用 atomic.AddUint64() 函数的示例代码：

package main

import (
    "fmt"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    var num uint64 = 0

    for i := 0; i < 1000; i++ {
        go func() {
            atomic.AddUint64(&num, 1)
        }()
    }

    // 等待所有 goroutine 执行完毕
    time.Sleep(time.Second)

    fmt.Println(num)
}

在这个示例代码中，我们定义了一个名为 num 的 uint64 类型变量，并使用 atomic.AddUint64() 函数在多个 goroutine 中对其进行原子性的增加。最终，我们会得到 num 的最终值，该值是在多个 goroutine 中进行原子性操作后的结果。

需要注意的是，在使用 atomic.AddUint64() 函数时，第一个参数 addr 必须是一个指针类型的变量的指针，而不能是一个普通的变量。这是因为 atomic 包需要通过指针来修改变量的值。同时，delta 参数必须是一个正整数，不能是负数或者浮点数。

示例代码

接下来，我们将展示 atomic.AddUint64() 函数在实际应用中的示例代码。

示例 1：计数器

下面是一个用于计数的示例程序，它使用 atomic.AddUint64() 函数实现并发安全的计数器：

package main

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

func main() {
    var counter uint64
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(10000)

    for i := 0; i < 10000; i++ {
        go func() {
            atomic.AddUint64(&counter, 1)
            wg.Done()
        }()
    }

    wg.Wait()

    fmt.Println(counter)
}

在这个程序中，我们定义了一个名为 counter 的 uint64 类型变量，并使用 atomic.AddUint64() 函数在多个 goroutine 中对其进行原子性的增加。在所有 goroutine 执行完毕后，我们会输出 counter 的最终值。

示例 2：单例模式

下面是一个使用 atomic 包实现的单例模式的示例代码：

package main

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

type Singleton struct {}

var instance *Singleton
var once uint32
var mtx sync.Mutex

func NewSingleton() *Singleton {
    if atomic.LoadUint32(&once) == 1 {
        return instance
    }

    mtx.Lock()
    defer mtx.Unlock()

    if instance == nil {
        instance = &Singleton{}
        atomic.StoreUint32(&once, 1)
    }

    return instance
}

func main() {
    singleton := NewSingleton()
    fmt.Println(singleton)
}

在这个程序中，我们定义了一个名为 Singleton 的结构体，它表示要保证唯一实例的类型。我们通过将很多函数绑定在它上面实现一个类。但我们希望在程序运行中实现单例模式，因此使用 atomic 包来保证原子性、线程安全。在 NewSingleton() 函数中，使用 atomic.LoadUint32() 函数来检查 once 变量是否被设置为 1，并使用 sync.Mutex 来保护实例 instance 的创建。

结论

使用 atomic 包中的 atomic.AddUint64() 函数可以实现对 uint64 类型变量的原子性增加操作，可以避免并发访问时的数据竞争。在实际应用中，可以将这个函数应用到并发计数器、单例模式等场景中，提高程序的并发性能和安全性。但使用 atomic 包并不是万能的解决方案，需要开发者合理使用，结合其他并发控制工具来保证程序的正确性和性能。