Rust 中的原子类型（Atomic Types）定义在 std::sync::atomic 模块中，它们用于在多线程环境下安全地共享和修改数据，而无需使用重量级的锁（如 Mutex）。原子操作是无锁的（Lock-free），通常速度更快，是构建其他并发原语的基础。
Rust 提供了多种基本类型的原子版本，常用的包括：
AtomicU8, AtomicU16, AtomicU32, AtomicU64, AtomicUsize（无符号）AtomicI8, AtomicI16, AtomicI32, AtomicI64, AtomicIsizeAtomicBoolAtomicPtr<T>关于 AtomicU16：AtomicU16 是一种专门用于安全共享 16 位无符号整数的原子类型，内存布局与普通的 u16 相同。可以在不需要 mut 关键字的情况下修改原子类型的值（利用了内部可变性）。
原子类型提供了一系列原子的（不可中断的）操作方法：
new(v): 创建一个新值。load(&self, Ordering): 原子地读取当前值。store(&self, val, Ordering): 原子地写入新值。swap(&self, val, Ordering): 原子地写入新值并返回旧值。compare_exchange / compare_and_swap: 比较并交换值 (CAS)。fetch_add / fetch_sub: 原子地加/减。fetch_and / fetch_or / fetch_xor: 原子地位操作。 [3, 10] 每个原子操作都需要一个 Ordering 参数，它决定了并发环境下指令执行的顺序和内存可见性：
Ordering::Relaxed: 仅保证操作本身是原子的，没有保证顺序，性能最好。Ordering::Acquire: 用于读取，保证在这个读取之后的操作不会被重排序到这个读取之前。Ordering::Release: 用于写入，保证在这个写入之前的操作不会被重排序到这个写入之后。Ordering::AcqRel: 同时包含 Acquire 和 Release。Ordering::SeqCst: 顺序一致性，最强，所有线程看到的操作顺序是一致的。AtomicU16 使用示例use std::sync::atomic::{AtomicU16, Ordering};
use std::sync::Arc;
use std::thread;
fn main() {
// 1. 创建 AtomicU16
let atom_u16 = Arc::new(AtomicU16::new(100));
let mut handles = vec![];
for _ in 0..10 {
let atom_clone = Arc::clone(&atom_u16);
let handle = thread::spawn(move || {
// 2. 原子加法 (fetch_add)
// 即使多个线程同时操作，也能保证数值正确
atom_clone.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
});
handles.push(handle);
}
for handle in handles {
handle.join().unwrap();
}
// 3. 读取原子值 (load)
let final_val = atom_u16.load(Ordering::SeqCst);
println!("Final value: {}", final_val); // 输出：Final value: 110
}
| 特性 | 普通类型 (如 u16) | 原子类型 (如 AtomicU16) |
|---|---|---|
| 线程安全 | 默认不可多线程写 | Sync，安全地跨线程共享 |
| 修改 | 需要 &mut |
不需要 &mut (支持内部可变性) |
| 原子性 | 可能跨越多个指令 | 操作是不可中断的 |
| 锁 | 通常需要锁 | 不需要锁，CAS 机制 |
| 性能 | 极快 | 较快，取决于 CAS 冲突情况 |
Mutex 快。如果争用非常激烈（许多线程同时频繁修改同一个原子变量），CAS 循环（如 fetch_add 的底层实现）可能比锁导致更严重的 CPU 损耗。Ordering::Relaxed 可以获得最高性能，但必须确保你的算法即使在弱顺序下也是正确的。此内容由惯性聚合(RSS阅读器)自动聚合整理，仅供阅读参考。 原文来自 — 版权归原作者所有。