Šta su atomarne operacije, koje vrste postoje i kada i kako ih je najbolje koristiti?

Атомарне операције су операције над меморијом, чије извршавање је гарантовано да се завршава или потпуно, или уопште не почиње, и не могу бити прекинуте другим конкурирајућим операцијама. Оне су недељиве и безбедне за токове на хардверском нивоу.

У Go пакету sync/atomic пружа се скуп функција за извршавање атомарних операција:

Функција	Опис
AddInt32	Атомарно додаје вредност int32.
AddInt64	Атомарно додаје вредност int64.
AddUint32	Атомарно додаје вредност uint32.
AddUint64	Атомарно додаје вредност uint64.
AddUintptr	Атомарно додаје вредност uintptr.
CompareAndSwapInt32	Атомарно упоређује и мења (CAS) int32.
CompareAndSwapInt64	Атомарно упоређује и мења (CAS) int64.
CompareAndSwapUint32	Атомарно упоређује и мења (CAS) uint32.
CompareAndSwapUint64	Атомарно упоређује и мења (CAS) uint64.
CompareAndSwapUintptr	Атомарно упоређује и мења (CAS) uintptr.
CompareAndSwapPointer	Атомарно упоређује и мења (CAS) unsafe.Pointer.
LoadInt32	Атомарно учитава вредност int32.
LoadInt64	Атомарно учитава вредност int64.
LoadUint32	Атомарно учитава вредност uint32.
LoadUint64	Атомарно учитава вредност uint64.
LoadUintptr	Атомарно учитава вредност uintptr.
LoadPointer	Атомарно учитава вредност unsafe.Pointer.
StoreInt32	Атомарно чува вредност int32.
StoreInt64	Атомарно чува вредност int64.
StoreUint32	Атомарно чува вредност uint32.
StoreUint64	Атомарно чува вредност uint64.
StoreUintptr	Атомарно чува вредност uintptr.
StorePointer	Атомарно чува вредност unsafe.Pointer.
SwapInt32	Атомарно мења вредности int32.
SwapInt64	Атомарно мења вредности int64.
SwapUint32	Атомарно мења вредности uint32.
SwapUint64	Атомарно мења вредности uint64.
SwapUintptr	Атомарно мења вредности uintptr.
SwapPointer	Атомарно мења вредности unsafe.Pointer.

Коришћење атомарних операција је најбоље у случајевима када је потребна једноставна, нискоуровњска синхронизација приступа заједничким променљивим, најчешће бројачима или флаговима, без коришћења мьютексова. Они обезбеђују минималне трошкове и бољу перформансу у поређењу са мьютексима у таквим сценаријима.

Пример коришћења атомарног бројача:

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() {
			// Атомарно увећавамо бројач
			atomic.AddInt64(&counter, 1)
			wg.Done()
		}()
	}

	wg.Wait()
	// Атомарно учитавамо вредност бројача
	fmt.Println("Final Counter:", atomic.LoadInt64(&counter))
}

Пример коришћења CompareAndSwap:

package main

import (
	"fmt"
	"sync/atomic"
)

func main() {
	var value int32 = 10

	// Покушај замене ако је тренутна вредност 10, на 20
	swapped := atomic.CompareAndSwapInt32(&value, 10, 20)
	fmt.Println("Swapped:", swapped) // Swapped: true
	fmt.Println("Value:", value)   // Value: 20

	// Покушај замене ако је тренутна вредност 10, на 30
	swapped = atomic.CompareAndSwapInt32(&value, 10, 30)
	fmt.Println("Swapped:", swapped) // Swapped: false
	fmt.Println("Value:", value)   // Value: 20
}