为什么原子操作使用单独的线程更快？

Question

我有两段代码，我的桌面上有 32 个内核。

代码 A 使用 32 个线程并执行以下操作，

1) 将值写入内存中的一些随机位置 2) 以原子方式向全局变量添加值。

代码 B 使用 16 个线程将值写入随机位置，并使用另外 16 个线程以原子方式将值添加到全局变量。

我想知道为什么代码 B 在每秒对全局变量执行多少原子操作方面更快。

这里是代码A

var a uint64 = 0

const N = 10 * 1024 * 1024

var data [N]uint64

func main() {

    for i := 0; i < 32; i ++ {
        go func(id int) {
            source := rand.NewSource(int64(id))
            local_rand := rand.New(source)
            for {
                atomic.AddUint64(&a, uint64(1))
                data[local_rand.Int31n(N)] = uint64(1)
            }
        }(i)

    }

    var b uint64 = 0

    for {
        c := atomic.LoadUint64(&a)

        fmt.Println(c - b)
        b = c
        time.Sleep(time.Second)
    }

}

这里是代码 B

var a uint64 = 0

const N = 10 * 1024 * 1024

var data [N]uint64

func main() {

    for i := 0; i < 16; i ++ {
        go func(id int) {
            source := rand.NewSource(int64(id))
            local_rand := rand.New(source)
            for {
                data[local_rand.Int31n(N)] = uint64(1)
            }
        }(i)

    }
    for i := 0; i < 16; i++ {

        go func() {
            for {
                atomic.AddUint64(&a, uint64(1))
            }

        }()
    }
    var b uint64 = 0

    for {
        c := atomic.LoadUint64(&a)

        fmt.Println(c - b)
        b = c
        time.Sleep(time.Second)
    }

}

Answer 1

原子操作很昂贵。为了保持原子性，您需要确保该代码块的互斥执行。通常这是使用诸如加载链接、存储条件等指令来实现的。在代码 A 中，您有 32 个原子操作，但在代码 B 中，您只有 16 个。更少的原子工作，减少了执行时间！

作为一个实验，尝试使用代码 A 中的内存操作更改原子操作的顺序。（只需先执行内存，然后执行原子操作）。您应该会看到执行时间减少了。