Существуют ли в Go встроенные Lock-Free структуры данных?

В стандартной библиотеке Go нет готовых сложных lock-free структур данных (таких как очередь или хэш-мапа). Однако Go предоставляет низкоуровневые примитивы в пакете sync/atomic, которые являются фундаментом для их самостоятельной реализации.

Основная идея — использовать атомарные операции (например, Compare-And-Swap) вместо блокировок (мьютексов) для управления доступом к данным в конкурентной среде.

Простой пример: Lock-Free счетчик

import "sync/atomic"

// В Go 1.19+ удобнее использовать новые атомарные типы
type Counter struct {
    value atomic.Int64
}

func (c *Counter) Increment() {
    c.value.Add(1)
}

func (c *Counter) Get() int64 {
    return c.value.Load()
}

Ключевые моменты:

1. Основа — sync/atomic: Этот пакет предоставляет аппаратно-поддерживаемые атомарные операции (Add, Load, Store, Swap, CompareAndSwap), которые выполняются как единая, неделимая инструкция.
2. Сложность реализации: Создание корректных и эффективных lock-free алгоритмов для сложных структур (очереди, стеки, списки) — нетривиальная задача, подверженная тонким ошибкам, таким как проблема ABA.
3. Lock-free ≠ Wait-free: Lock-free гарантирует, что хотя бы одна горутина достигает прогресса. Это не исключает состояния "голодания" (starvation) для других горутин. Wait-free — более сильная гарантия, где каждая горутина завершает операцию за конечное число шагов.
4. Производительность: Lock-free не всегда быстрее мьютексов. При высоком уровне состязания (contention) постоянные неудачные попытки CAS могут приводить к большей нагрузке на CPU, чем короткое ожидание на мьютексе.

Практический подход: Вместо того чтобы писать свои сложные lock-free структуры, обычно рекомендуется использовать проверенные сторонние библиотеки.