atomic
atomic 包（sync/atomic）提供了原子操作的底层支持，用于在多线程并发场景下安全地操作共享内存。它直接利用 CPU 的原子指令（如 CAS, Compare-And-Swap）实现无锁编程，适用于高性能、低延迟的场景。
atomic 包主要用于对 基本类型（如 int32, int64, uintptr, unsafe.Pointer 等）进行原子操作，保证操作的 原子性（即操作不可中断，不会被其他协程干扰）。
原子操作类型
Swap（交换）：直接替换内存中的值，返回旧值。
*addr, new = new, *addr // 伪代码示意Compare-and-Swap（CAS，比较并交换）：仅在当前值等于
old时更新为new，返回是否成功。if *addr == old { *addr = new } // 伪代码示意Add（增减）：原子增减操作，返回新值。
*addr += delta // 伪代码示意Load（读取）：原子读取值，避免读取到中间状态。
return *addr // 伪代码示意Store（写入）：原子写入值，保证其他协程看到完整更新。
*addr = val // 伪代码示意
使用注意事项
需要极高的谨慎：错误使用易引发数据竞争或逻辑错误。
优先选择高层同步工具：多数场景应优先使用
channel或sync包（如Mutex、WaitGroup）。设计原则：
“通过通信共享内存，而非通过共享内存通信”（Go 并发哲学）。
内存模型与同步语义
顺序一致性：所有原子操作的行为像是按某种全局一致的顺序执行。
同步保证：若原子操作 A 的结果被原子操作 B 观察到，则 A “同步发生于” B（保证操作可见性）。
与 C++/Java 的类比：
等同于 C++ 的
sequentially consistent原子操作。类似于 Java 的
volatile变量（但 Go 的原子操作更底层）。
1 不支持的类型
1.1 非固定位宽类型
int/uint 不支持，因为其位宽依赖平台（32 位或 64 位），而原子操作需要明确的内存对齐和硬件指令支持。 替代方案：显式使用int32/int64或uint32/uint64。
1.2 浮点类型（float32/float64）
float32/float64）不支持直接的原子操作。 原因：硬件通常不提供浮点数的原子指令，且浮点数的位模式操作容易出错（如 NaN 的多种表示）。 替代方案：通过
math.Float64bits转为uint64进行原子操作，再转换回来。
1.3 结构体或复杂类型
不支持直接操作。 原因：原子操作的最小单位是“字长”（通常 32 或 64 位），复杂类型无法保证原子更新。 替代方案：通过
unsafe.Pointer或atomic.Pointer[T]替换整个结构体指针（需自行保证线程安全）。
2 为什么不支持？
2.1 硬件原子指令的局限性
CPU 的原子指令（如 CAS、LL/SC）通常仅针对整数和指针操作，无法直接支持复杂类型或浮点数。
例如，x86 的
LOCK CMPXCHG指令支持 32/64 位整数，但不支持浮点数。
2.2 内存对齐要求
原子操作要求变量必须 按自然对齐（如 32 位变量按 4 字节对齐，64 位变量按 8 字节对齐）。
Go 的
atomic包隐式处理对齐问题，但用户仍需避免手动填充破坏对齐的结构体。
2.3 类型系统的安全性
unsafe.Pointer和uintptr支持指针操作，但需要开发者自行保证内存安全。Go 1.19+ 的泛型原子类型（如
atomic.Pointer[T]）通过类型系统增强安全性，避免滥用unsafe。
2.4 跨平台一致性
固定位宽类型（如
int32）能确保不同平台上的行为一致，而int的位宽依赖平台，可能导致原子性失效。
3 常用函数
3.1 ** 原子增减（Add）**
函数：
AddInt32(addr *int32, delta int32) (new int32)AddInt64(addr *int64, delta int64) (new int64)AddUint32(addr *uint32, delta uint32) (new uint32)AddUint64(addr *uint64, delta uint64) (new uint64)AddUintptr(addr *uintptr, delta uintptr) (new uintptr)
作用：
原子地将 delta 值加到目标变量，返回操作后的新值。
支持类型：
int32、int64、uint32、uint64、uintptr（无符号指针整数表示）。
适用场景：
计数器累加（如统计请求次数）。
无锁队列/栈的索引更新。
注意事项：
无减法函数：负数
delta可用于int32/int64实现减法。溢出风险：需自行处理数值溢出（如
uint32溢出后回绕）。
3.2 原子位操作（And/Or）
函数：
按位与（And）：
AndInt32、AndInt64、AndUint32、AndUint64、AndUintptr。按位或（Or）：
OrInt32、OrInt64、OrUint32、OrUint64、OrUintptr。
作用： 原子地对变量进行按位与（或）操作，返回操作前的旧值。
支持类型：
int32、int64、uint32、uint64、uintptr。
适用场景：
标志位管理（如清除/设置某一位）。
状态机的位掩码操作。
示例：
var flags uint32 = 0x0F
// 原子清除第3位（0-based）
old := atomic.AndUint32(&flags, ^uint32(1<<3))3.3 原子比较并交换（Compare-and-Swap, CAS）
函数：
CompareAndSwapInt32、CompareAndSwapInt64、CompareAndSwapUint32、CompareAndSwapUint64、CompareAndSwapUintptr。CompareAndSwapPointer(addr *unsafe.Pointer, old, new unsafe.Pointer) (swapped bool)。
作用：
若变量当前值等于 old，则替换为 new，返回是否成功。
支持类型：
int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer。
适用场景：
无锁数据结构（如链表节点更新）。
单次初始化（如
sync.Once实现）。乐观锁（先读后写，失败重试）。
注意事项：
ABA问题：需额外机制（如版本号）防止值被其他协程修改后恢复。
3.4 原子加载（Load）
函数：
LoadInt32、LoadInt64、LoadUint32、LoadUint64、LoadUintptr。LoadPointer(addr *unsafe.Pointer) (val unsafe.Pointer)。
作用： 原子读取变量的值，避免读取到中间状态。
支持类型：
int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer。
适用场景：
安全读取其他协程可能修改的共享变量。
双检锁（Double-Checked Locking）中的条件检查。
3.5 原子存储（Store）
函数：
StoreInt32、StoreInt64、StoreUint32、StoreUint64、StoreUintptr。StorePointer(addr *unsafe.Pointer, val unsafe.Pointer)。
作用： 原子写入新值到变量，保证其他协程看到完整更新。
支持类型：
int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer。
适用场景：
安全发布配置或资源指针。
状态标志的原子更新。
3.6 原子交换（Swap）
函数：
SwapInt32、SwapInt64、SwapUint32、SwapUint64、SwapUintptr。SwapPointer(addr *unsafe.Pointer, new unsafe.Pointer) (old unsafe.Pointer)。
作用：
原子替换变量的值为 new，返回操作前的旧值。
支持类型：
int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer。
适用场景：
替换旧资源并释放（如连接池）。
实现无锁的线程安全发布。
3.7 类型支持总结
操作类型
支持的数据类型
Add
int32、int64、uint32、uint64、uintptr
And/Or
int32、int64、uint32、uint64、uintptr
CompareAndSwap
int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer
Load
int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer
Store
int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer
Swap
int32、int64、uint32、uint64、uintptr、unsafe.Pointer
4 常用类型
4.1 atomic.Bool
atomic.Bool作用：提供原子布尔值操作，替代手动使用 int32 模拟布尔标志位。
方法：
CompareAndSwap(old, new bool) (swapped bool)：若当前值等于old，则替换为new。
Load() bool：原子读取布尔值。
Store(val bool)：原子写入布尔值。
Swap(new bool) (old bool)：原子替换为新值，返回旧值。
var flag atomic.Bool
flag.Store(true)
if flag.CompareAndSwap(true, false) {
// 成功将标志位从 true 改为 false
}适用场景：并发环境下的开关标志、状态标记。
4.2 atomic.Int32 和 atomic.Int64
atomic.Int32 和 atomic.Int64作用：封装有符号整数的原子操作，简化计数器、状态值管理。 方法：
Add(delta int32/int64) (new int32/int64)：原子加减，返回新值。
And(mask int32/int64) (old int32/int64)：按位与操作，返回旧值。
Or(mask int32/int64) (old int32/int64)：按位或操作，返回旧值。
CompareAndSwap(old, new int32/int64) (swapped bool)：条件替换。
Load() int32/int64 / Store(val int32/int64)：读写操作。
Swap(new int32/int64) (old int32/int64)：替换并返回旧值。
var counter atomic.Int32
counter.Add(5) // 原子增加5
if counter.CompareAndSwap(5, 0) {
// 重置计数器为0
}适用场景：计数器、状态码、位掩码操作。
4.3 atomic.Uint32、atomic.Uint64、atomic.Uintptr
atomic.Uint32、atomic.Uint64、atomic.Uintptr作用：与 Int32/Int64 类似，但针对无符号整数和指针整数。
方法：与 Int32/Int64 完全对称，支持 Add、And、Or、CAS、Load、Store、Swap。
特殊类型：
Uintptr：用于指针地址的原子操作（如手动管理内存）。
示例：
var addr atomic.Uintptr
ptr := uintptr(unsafe.Pointer(new(int)))
old := addr.Swap(ptr) // 替换指针地址适用场景：无符号计数器、位操作、底层指针管理。
4.4 atomic.Pointer[T]
作用：类型安全的泛型指针原子操作，替代 unsafe.Pointer。
方法：
CompareAndSwap(old, new *T) (swapped bool)：替换指针指向的对象。
Load() *T：读取当前指针。
Store(val *T)：写入新指针。
Swap(new *T) (old *T)：替换指针并返回旧值。
type Data struct { value int }
var node atomic.Pointer[Data]
newNode := &Data{value: 42}
oldNode := node.Swap(newNode) // 原子替换节点适用场景：无锁数据结构（如链表、树）、资源池、配置热更新。
优势：泛型确保类型安全，避免 unsafe.Pointer 的潜在错误。
4.5 atomic.Value
作用：存储任意类型的原子对象，类似于旧版 atomic.Value，但方法更丰富。
方法：
CompareAndSwap(old, new any) (swapped bool)：若当前值等于old，则替换为new。
Load() (val any)：读取存储的值。
Store(val any)：写入新值。
Swap(new any) (old any)：替换并返回旧值。
var config atomic.Value
config.Store(map[string]string{"key": "value"})
current := config.Load().(map[string]string) // 类型断言最后更新于