Wat zijn atomare bewerkingen, welke soorten bestaan er en wanneer en hoe is het het beste om ze te gebruiken?

Atomische operaties zijn geheugenbewerkingen waarvan de uitvoering gegarandeerd of volledig wordt voltooid, of helemaal niet begint, en ze kunnen niet worden onderbroken door andere concurrerende operaties. Ze zijn ondeelbaar en hardware-veilig.

In Go biedt het sync/atomic pakket een reeks functies voor het uitvoeren van atomische operaties:

Functie	Beschrijving
AddInt32	Voegt atomair een waarde toe aan int32.
AddInt64	Voegt atomair een waarde toe aan int64.
AddUint32	Voegt atomair een waarde toe aan uint32.
AddUint64	Voegt atomair een waarde toe aan uint64.
AddUintptr	Voegt atomair een waarde toe aan uintptr.
CompareAndSwapInt32	Atomair vergelijken en ruilen (CAS) voor int32.
CompareAndSwapInt64	Atomair vergelijken en ruilen (CAS) voor int64.
CompareAndSwapUint32	Atomair vergelijken en ruilen (CAS) voor uint32.
CompareAndSwapUint64	Atomair vergelijken en ruilen (CAS) voor uint64.
CompareAndSwapUintptr	Atomair vergelijken en ruilen (CAS) voor uintptr.
LoadInt32	Atomair laden van een int32 waarde.
LoadInt64	Atomair laden van een int64 waarde.
LoadUint32	Atomair laden van een uint32 waarde.
LoadUint64	Atomair laden van een uint64 waarde.
LoadUintptr	Atomair laden van een uintptr.
LoadPointer	Atomair laden van een unsafe.Pointer.
StoreInt32	Atomair opslaan van een int32.
StoreInt64	Atomair opslaan van een int64.
StoreUint32	Atomair opslaan van een uint32.
StoreUint64	Atomair opslaan van een uint64.
StoreUintptr	Atomair opslaan van een uintptr.
StorePointer	Atomair opslaan van een unsafe.Pointer.
SwapInt32	Atomair ruilen van een int32.
SwapInt64	Atomair ruilen van een int64.
SwapUint32	Atomair ruilen van een uint32.
SwapUint64	Atomair ruilen van een uint64.
SwapUintptr	Atomair ruilen van een uintptr.
SwapPointer	Atomair ruilen van een unsafe.Pointer.

Het gebruik van atomische operaties is het meest geschikt voor eenvoudige, laag-niveau synchronisatie van gedeelde variabelen, meestal tellers of vlaggen, zonder gebruik te maken van mutexen. Ze bieden minimale overhead en betere prestaties in dergelijke scenario's.

Voorbeeld van het gebruik van een atomische teller:

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() {
			// Atomair verhogen van de teller
			atomic.AddInt64(&counter, 1)
			wg.Done()
		}()
	}

	wg.Wait()
	// Atomair laden van de tellerwaarde
	fmt.Println("Final Counter:", atomic.LoadInt64(&counter))
}

Voorbeeld van het gebruik van CompareAndSwap:

package main

import (
	"fmt"
	"sync/atomic"
)

func main() {
	var value int32 = 10

	// Poging om de waarde te ruilen als deze gelijk is aan 10, naar 20
	swapped := atomic.CompareAndSwapInt32(&value, 10, 20)
	fmt.Println("Swapped:", swapped) // Swapped: true
	fmt.Println("Value:", value)   // Value: 20

	// Poging om de waarde te ruilen als deze gelijk is aan 10, naar 30
	swapped = atomic.CompareAndSwapInt32(&value, 10, 30)
	fmt.Println("Swapped:", swapped) // Swapped: false
	fmt.Println("Value:", value)   // Value: 20
}

Belangrijk: atomische operaties werken alleen met primitieve types (gehele getallen, pointers). Voor synchronisatie van toegang tot complexere datastructuren of het uitvoeren van blokkerende operaties zijn nog steeds mutexen of andere synchronisatie-mechanismen nodig. Overmatig of verkeerd gebruik van atomische operaties kan leiden tot moeilijk te traceren fouten of verminderde prestaties.