Golang 单例模式与sync.Once

背景

单例模式能够说是最简略的设计模式之一了，性能很简略：一个类型的货色只实例化一次，全局只有一个实例，并提供办法来获取该实例。

在 Golang 中变量或阐明实例只初始化一次的成果通过init函数是能够实现的，包在被引入时就会执行一次init函数且无论同一包被引入多少次也都只执行一次。

不过本文次要想探讨的单例模式是第一次须要用到时才去初始化，也就是提早初始化。

不太好的单例实现

// bad_singleton.gopackage mainimport (    "sync")var svcMu sync.Mutexvar svc *Svctype Svc struct {    Num int}func GetSvc() *Svc {    if svc == nil { // 这一步判断不是并发平安的        svcMu.Lock()        defer svcMu.Unlock()        if svc == nil {            svc = &Svc{Num: 1}            svc = &Svc{}            svc.Num = 1        }    }    return svc}

留神执行互斥锁svcMu.Lock()前的语句if svc == nil 并不是并发平安的，即在多个 goroutine 并发调用的场景下，其中的一个 goroutine 正在初始化这个变量svc的过程中，这里别的 goroutine 判断失去svc不等于nil的后果时也并不意味着svc就肯定实现初始化了。

因为在不足显式同步的状况下，编译器和CPU在能保障每个 goroutine 内满足串行一致性的根底上能够自在地重排拜访内存的指令程序。

比方svc = &Svc{Num: 1}这行看上去只是一条执行语句，可能重排后的一种实现是像上面这样的：

svc = &Svc{}svc.Num = 1

可见，不等于nil并不意味着就肯定实现了初始化，因而下面示例是一种不太好的单例实现。

比拟好的单例实现

// good_singleton.gopackage mainimport (    "sync")var svcOnce sync.Oncevar svc *Svctype Svc struct {    Num int}func GetSvc() *Svc {    svcOnce.Do(func() {        svc = &Svc{Num: 1}    })    return svc}

sync.Once提供的Do办法无论被调用多少次都只执行传入的函数一次，那为什么说间接应用Do办法执行初始化而不是套一层if svc == nil 才是比拟好的做法呢，上面联合sync.Once源码来阐明。

// sync.Once 源码package syncimport (    "sync/atomic")type Once struct {    done uint32    m    Mutex}func (o *Once) Do(f func()) {    if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 { // 这步是判断是否曾经实现初始化的要害        o.doSlow(f)    }}func (o *Once) doSlow(f func()) {    o.m.Lock()    defer o.m.Unlock()    if o.done == 0 {        defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)        f()    }}

官网对于sync.Once的实现是十分短小精悍的。其中atomic.LoadUint32(&o.done) == 0是要害的一步，这里采纳的是原子操作语句，保障了即便在并发场景下也是平安的，对数据的读写都是残缺的。

当o.done的值为0时示意未进行初始化或正在初始化中，只有等于1时才示意初始化曾经实现，即f()执行实现后由defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)语句给o.done赋值1；也就是o.done作为是否实现初始化的标识，可能的值只有后面说的两个，为0时则加锁并尝试初始化流程，反之则视为已实现初始化间接跳过，这样就完满兼顾了效率与并发平安。

由此可见sync.Once内置的初始化实现标识判断远比if svc == nil 靠谱，因而像下面这样应用sync.Once实现单例模式是最举荐的形式。

额定举荐

实则开发中用到的设计模式常常不止一种，越是简单大型的我的项目就越须要应用更多适合的模式来优化代码。

上面要举荐的是RefactoringGuru。这是我所见过最好的设计模式教程，是国外创立的一个教程网站，有中文站点，图文并茂地介绍每一种模式的构造、关系和逻辑，
最重要的是示例代码方面囊括了常见的几种支流编程语言，是个适宜少数程序员学习设计模式的好中央！

下图是设计模式的目录页面（是不是很图文并茂呢）：

结语

以上为自己学习和实际的一些总结，如有错漏还请不吝赐教。

参考

《Go程序设计语言》9.5 提早初始化：sync.Once 网络版
Go 单例模式解说和代码示例