Kas ir atomu operācijas, kādi ir to veidi un kad un kā labāk tās izmantot?

Atomārās operācijas ir operācijas ar atmiņu, kuru izpilde tiek garantēti vai nu pilnībā, vai vispār nesākas, un tās nevar pārtraukt citas konkurējošas operācijas. Tās ir nedalāmas un aparatūras līmenī drošas.

Go pakotne sync/atomic nodrošina funkciju kopumu atomāru operāciju veikšanai:

Funkcija	Apraksts
AddInt32	Atomāri pievieno vērtību int32.
AddInt64	Atomāri pievieno vērtību int64.
AddUint32	Atomāri pievieno vērtību uint32.
AddUint64	Atomāri pievieno vērtību uint64.
AddUintptr	Atomāri pievieno vērtību uintptr.
CompareAndSwapInt32	Atomāri salīdzina un apmaina (CAS) int32.
CompareAndSwapInt64	Atomāri salīdzina un apmaina (CAS) int64.
CompareAndSwapUint32	Atomāri salīdzina un apmaina (CAS) uint32.
CompareAndSwapUint64	Atomāri salīdzina un apmaina (CAS) uint64.
CompareAndSwapUintptr	Atomāri salīdzina un apmaina (CAS) uintptr.
CompareAndSwapPointer	Atomāri salīdzina un apmaina (CAS) unsafe.Pointer.
LoadInt32	Atomāri ielādē vērtību int32.
LoadInt64	Atomāri ielādē vērtību int64.
LoadUint32	Atomāri ielādē vērtību uint32.
LoadUint64	Atomāri ielādē vērtību uint64.
LoadUintptr	Atomāri ielādē vērtību uintptr.
LoadPointer	Atomāri ielādē vērtību unsafe.Pointer.
StoreInt32	Atomāri saglabā vērtību int32.
StoreInt64	Atomāri saglabā vērtību int64.
StoreUint32	Atomāri saglabā vērtību uint32.
StoreUint64	Atomāri saglabā vērtību uint64.
StoreUintptr	Atomāri saglabā vērtību uintptr.
StorePointer	Atomāri saglabā vērtību unsafe.Pointer.
SwapInt32	Atomāri apmaina vērtības int32.
SwapInt64	Atomāri apmaina vērtības int64.
SwapUint32	Atomāri apmaina vērtības uint32.
SwapUint64	Atomāri apmaina vērtības uint64.
SwapUintptr	Atomāri apmaina vērtības uintptr.
SwapPointer	Atomāri apmaina vērtības unsafe.Pointer.

Atomāru operāciju izmantošana ir vislabākā gadījumos, kad nepieciešama vienkārša, zema līmeņa piekļuve kopīgajiem mainīgajiem, bieži skaitītājiem vai zīmjiem, bez slēdžiem. Tās nodrošina minimālas izmaksas un labāku veiktspēju salīdzinājumā ar slēdžiem šādos scenārijos.

Piemērs ar atomāru skaitītāju:

package main

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

func main() {
	var counter int64
	var wg sync.WaitGroup

	for i := 0; i < 100; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {
			// Atomāri palielinām skaitītāju
			atomic.AddInt64(&counter, 1)
			wg.Done()
		}()
	}

	wg.Wait()
	// Atomāri ielādē skaitītāja vērtību
	fmt.Println("Galīgais skaitītājs:", atomic.LoadInt64(&counter))
}

Piemērs ar CompareAndSwap:

package main

import (
	"fmt"
	"sync/atomic"
)

func main() {
	var value int32 = 10

	// Mēģinājums apmainīt vērtību, ja tā ir 10, uz 20
	swapped := atomic.CompareAndSwapInt32(&value, 10, 20)
	fmt.Println("Mainīts:", swapped) // Mainīts: true
	fmt.Println("Vērtība:", value)   // Vērtība: 20

	// Mēģinājums apmainīt vērtību, ja tā ir 10, uz 30
	swapped = atomic.CompareAndSwapInt32(&value, 10, 30)
	fmt.Println("Mainīts:", swapped) // Mainīts: false
	fmt.Println("Vērtība:", value)   // Vērtība: 20
}

Svarīgi atcerēties, ka atomāras operācijas darbojas ar primītiem datu tipiem (veseliem skaitļiem, norādēm). Lai sinhronizētu piekļuvi uz sarežģītākām datu struktūrām vai veiktu bloķējošas operācijas, joprojām ir nepieciešami slēdži vai citi sinhronizācijas mehānismi. Pārmērīga vai nepareiza atomāru operāciju izmantošana var novest pie grūti uztveramu kļūdu vai veiktspējas samazināšanās.