6.4.1　原子函数

原子函数能够以很底层的加锁机制来同步访问整型变量和指针。我们可以用原子函数来修正代码清单6-9中创建的竞争状态，如代码清单6-13所示。

代码清单6-13　listing13.go

01 // 这个示例程序展示如何使用atomic包来提供
02 // 对数值类型的安全访问
03 package main
04
05 import (
06　　 "fmt"
07　　 "runtime"
08　　 "sync"
09　　 "sync/atomic"
10 )
11
12 var (
13　　 // counter是所有goroutine都要增加其值的变量
14　　 counter int64
15
16　　 // wg用来等待程序结束
17　　 wg sync.WaitGroup
18 )
19
20 // main是所有Go程序的入口
21 func main() {
22　　 // 计数加2，表示要等待两个goroutine
23　　 wg.Add(2)
24
25　　 // 创建两个goroutine
26　　 go incCounter(1)
27　　 go incCounter(2)
28
29　　 // 等待goroutine结束
30　　 wg.Wait()
31
32　　 // 显示最终的值
33　　 fmt.Println("Final Counter:", counter)
34 }
35
36 // incCounter增加包里counter变量的值
37 func incCounter(id int) {
38　　 // 在函数退出时调用Done来通知main函数工作已经完成
39　　 defer wg.Done()
40
41　　 for count := 0; count < 2; count++ {
42　　　　 // 安全地对counter加1
43　　　　 atomic.AddInt64(&counter, 1)
44
45　　　　 // 当前goroutine从线程退出，并放回到队列
46　　　　 runtime.Gosched()
47　　 }
48 }

对应的输出如代码清单6-14所示。

代码清单6-14　listing13.go的输出

Final Counter: 4

现在，程序的第43行使用了 atmoic 包的 AddInt64 函数。这个函数会同步整型值的加法，方法是强制同一时刻只能有一个goroutine运行并完成这个加法操作。当goroutine试图去调用任何原子函数时，这些goroutine都会自动根据所引用的变量做同步处理。现在我们得到了正确的值4。

另外两个有用的原子函数是 LoadInt64 和 StoreInt64 。这两个函数提供了一种安全地读和写一个整型值的方式。代码清单6-15中的示例程序使用 LoadInt64 和 StoreInt64 来创建一个同步标志，这个标志可以向程序里多个goroutine通知某个特殊状态。

代码清单6-15　listing15.go

01 // 这个示例程序展示如何使用atomic包里的
02 // Store和Load类函数来提供对数值类型
03 // 的安全访问
04 package main
05
06 import (
07　　 "fmt"
08　　 "sync"
09　　 "sync/atomic"
10　　 "time"
11 )
12
13 var (
14　　 // shutdown是通知正在执行的goroutine停止工作的标志
15　　 shutdown int64
16
17　　 // wg用来等待程序结束
18　　 wg sync.WaitGroup
19 )
20
21 // main是所有Go程序的入口
22 func main() {
23　　 // 计数加2，表示要等待两个goroutine
24　　 wg.Add(2)
25
26　　 // 创建两个goroutine
27　　 go doWork("A")
28　　 go doWork("B")
29
30　　 // 给定goroutine执行的时间
31　　 time.Sleep(1 * time.Second)
32
33　　 // 该停止工作了，安全地设置shutdown标志
34　　 fmt.Println("Shutdown Now")
35　　 atomic.StoreInt64(&shutdown, 1)
36
37　　 // 等待goroutine结束
38　　 wg.Wait()
39 }
40
41 // doWork用来模拟执行工作的goroutine， 
42 // 检测之前的shutdown标志来决定是否提前终止
43 func doWork(name string) {
44　　 // 在函数退出时调用Done来通知main函数工作已经完成
45　　 defer wg.Done()
46
47　　 for {
48　　　　 fmt.Printf("Doing %s Work\n", name)
49　　　　 time.Sleep(250 * time.Millisecond)
50
51　　　　 // 要停止工作了吗？
52　　　　 if atomic.LoadInt64(&shutdown) == 1 {
53　　　　　　 fmt.Printf("Shutting %s Down\n", name)
54　　　　　　 break
55　　　　 }
56　　 }
57 }

在这个例子中，启动了两个goroutine，并完成一些工作。在各自循环的每次迭代之后，在第52行中goroutine会使用 LoadInt64 来检查 shutdown 变量的值。这个函数会安全地返回 shutdown 变量的一个副本。如果这个副本的值为1，goroutine就会跳出循环并终止。

在第35行中， main 函数使用 StoreInt64 函数来安全地修改 shutdown 变量的值。如果哪个 doWork goroutine试图在 main 函数调用 StoreInt64 的同时调用 LoadInt64 函数，那么原子函数会将这些调用互相同步，保证这些操作都是安全的，不会进入竞争状态。