关于go:Golang-常见设计模式之单例模式

之前咱们曾经看过了 Golang 常见设计模式中的装璜和选项模式，明天要看的是 Golang 设计模式里最简略的单例模式。单例模式的作用是确保无论对象被实例化多少次，全局都只有一个实例存在。依据这一个性，咱们能够将其利用到全局唯一性配置、数据库连贯对象、文件拜访对象等。Go 语言实现单例模式的办法有很多种，上面咱们就一起来看一下。

饿汉式实现单例模式非常简单，间接看代码：

package singleton
type singleton struct{}
var instance = &singleton{}
func GetSingleton() *singleton {return instance}

singleton 包在被导入时会主动初始化 instance 实例，应用时通过调用 singleton.GetSingleton () 函数即可取得 singleton 这个构造体的单例对象。

这种形式的单例对象是在包加载时立刻被创立，所以这个形式叫作饿汉式。与之对应的另一种实现形式叫作懒汉式，懒汉式模式下实例会在第一次被应用时被创立。

须要留神的是，只管饿汉式实现单例模式的形式简略，但大多数状况下并不举荐。因为如果单例实例化时初始化内容过多，会造成程序加载用时较长。

接下来咱们再来看下如何通过懒汉式实现单例模式：

package singleton
type singleton struct{}
var instance *singleton
func GetSingleton() *singleton {
    if instance == nil {instance = &singleton{}
    }
    return instance
}

相较于饿汉式的实现，懒汉式将实例化 singleton 构造体局部的代码移到了 GetSingleton () 函数外部。这样可能将对象实例化的步骤提早到 GetSingleton () 第一次被调用时。

不过通过 instance == nil 的判断来实现单例并不非常牢靠，如果有多个 goroutine 同时调用 GetSingleton () 就无奈保障并发平安。

如果你应用 Go 语言写过并发编程，应该很快能想到该如何解决懒汉式单例模式并发平安问题，比方像上面这样：

package singleton
import "sync"
type singleton struct{}
var instance *singleton
var mu sync.Mutex
func GetSingleton() *singleton {mu.Lock()
    defer mu.Unlock()
    if instance == nil {instance = &singleton{}
    }
    return instance
}

下面代码的批改是通过加锁机制，即在 GetSingleton () 函数最开始加了如下两行代码：

mu.Lock()
defer mu.Unlock()

加锁的机制能够无效保障这个实现单例模式的函数是并发平安的。

不过应用了锁机制也带来了一些问题，这让每次调用 GetSingleton () 时程序都会进行加锁、解锁的步骤，从而导致程序性能的降落。

加锁会导致程序性能降落，但又不必锁又无奈保障程序的并发平安。为了解决这个问题有人提出了双重锁定（Double-Check Locking）的计划：

package singleton
import "sync"
type singleton struct{}
var instance *singleton
var mu sync.Mutex
func GetSingleton() *singleton {
    if instance == nil {mu.Lock()
        defer mu.Unlock()
        if instance == nil {instance = &singleton{}
        }
    }
    return instance
}

通过下面的能够看到，所谓双重锁定实际上就是在程序加锁前又加了一层 instance == nil 判断，通过这种形式来兼顾性能和平安两个方面。不过这让代码看起来有些奇怪，外层曾经判断了 instance == nil，然而加锁后又进行了第二次 instance == nil 判断。

其实外层的 instance == nil 判断是为了进步程序的执行效率，免去原来每次调用 GetSingleton () 都上锁的操作，将加锁的粒度更加精细化。简略说就是如果 instance 曾经存在，则无需进入 if 逻辑，程序间接返回 instance 即可。而内层的 instance == nil 判断则思考了并发平安，思考到万一在极其状况下，多个 goroutine 同时走到了加锁这一步，内层判断会在这里起到作用。

尽管双重锁定机制兼顾和性能和并发平安，但显然代码有些俊俏，不合乎宽广 Gopher 的期待。好在 Go 语言在 sync 包中提供了 Once 机制可能帮忙咱们写出更加优雅的代码：

package singleton
import "sync"
type singleton struct{}
var instance *singleton
var once sync.Once
func GetSingleton() *singleton {once.Do(func() {instance = &singleton{}
    })
    return instance
}

Once 是一个构造体，在执行 Do 办法的外部通过 atomic 操作和加锁机制来保障并发平安，且 once.Do 可能保障多个 goroutine 同时执行时 &singleton {} 只被创立一次。

其实 Once 并不神秘，其外部实现跟下面应用的双重锁定机制十分相似，只不过把 instance == nil 换成了 atomic 操作，感兴趣的同学能够查看下其对应源码。

以上就是 Go 语言中实现单例模式的几种罕用套路，通过比照能够得出结论，最举荐的形式是应用 once.Do 来实现，sync.Once 包帮咱们暗藏了局部细节，却能够让代码可读性失去很大晋升。想要试验的搭档能够在 3A 云服务器上部署一套环境，本人入手敲一遍，加深了解。

关于go:Golang-常见设计模式之单例模式

饿汉式

懒汉式

反对并发的单例

双重锁定

Gopher 习用计划

总结