GO 单例模式

 

wiki百科: 单例模式，也叫单子模式，是一种常用的软件设计模式。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

单例模式要实现的效果就是，对于应用单例模式的类，整个程序中只存在一个实例化对象

go并不是一种面向对象的语言，所以我们使用结构体来替代

有几种方式:

• 懒汉模式

• 饿汉模式

• 双重检查锁机制

下面拆分讲解：

懒汉模式

1. 构建一个示例结构体

   type example struct {
   	name string
   }

2. 设置一个私有变量作为每次要返回的单例

  var instance *example

3. 写一个可以获取单例的方法

    func getexample() *example {
    
    	// 存在线程安全问题，高并发时有可能创建多个对象
    	if instance == nil {
    		instance = new(example)
    	}
    	return instance
    }

4. 测试一下

     func main() {
     	s := getexample()
     	s.name = "第一次赋值单例模式"
     	fmt.println(s.name)
     
     	s2 := getexample()
     	fmt.println(s2.name)
     }

懒汉模式存在线程安全问题，在第3步的时候，如果有多个线程同时调用了这个方法， 那么都会检测到instance为nil,就会创建多个对象，所以出现了饿汉模式...

饿汉模式

与懒汉模式类似，不再多说，直接上代码

  // 构建一个结构体，用来实例化单例
  type example2 struct {
  	name string
  }
  
  // 声明一个私有变量，作为单例
  var instance2 *example2
  
  // init函数将在包初始化时执行，实例化单例
  func init() {
  	instance2 = new(example2)
  	instance2.name = "初始化单例模式"
  }
  
  func getinstance2() *example2 {
  	return instance2
  }
  
  func main() {
  	s := getinstance2()
  	fmt.println(s.name)
  }

 

饿汉模式将在包加载的时候就创建单例对象，当程序中用不到该对象时，浪费了一部分空间

和懒汉模式相比，更安全，但是会减慢程序启动速度

双重检查机制

懒汉模式存在线程安全问题，一般我们使用互斥锁来解决有可能出现的数据不一致问题

所以修改上面的getinstance() 方法如下:

   var mux sync.mutex
   func getinstance() *example {
       mux.lock()                    
       defer mux.unlock()
       if instance == nil {
           instance = &example{}
       }
      return instance
   }

 

如果这样去做，每一次请求单例的时候，都会加锁和减锁，而锁的用处只在于解决对象初始化的时候可能出现的并发问题 当对象被创建之后，加锁就失去了意义，会拖慢速度，所以我们就引入了双重检查机制（check-lock-check）, 也叫dcl(double check lock), 代码如下:

  func getinstance() *example {
      if instance == nil {  // 单例没被实例化，才会加锁 
          mux.lock()
          defer mux.unlock()
          if instance == nil {  // 单例没被实例化才会创建
  	            instance = &example{}
          }
      }
      return instance
  }

 

这样只有当对象未初始化的时候，才会又加锁和减锁的操作

但是又出现了另一个问题：每一次访问都要检查两次，为了解决这个问题，我们可以使用golang标准包中的方法进行原子性操作:

   import "sync"  
   import "sync/atomic"
   
   var initialized uint32
   
   func getinstance() *example {
   	
   	  // 一次判断即可返回
      if atomic.loaduint32(&initialized) == 1 {
   		return instance
   	   }
       mux.lock()
       defer mux.unlock()
       if initialized == 0 {
            instance = &example{}
            atomic.storeuint32(&initialized, 1) // 原子装载
   	}
   	return instance
   }

以上代码只需要经过一次判断即可返回单例，但是golang标准包中其实给我们提供了相关的方法:

sync.once的do方法可以实现在程序运行过程中只运行一次其中的回调，所以最终简化的代码如下:

 type example3 struct {
 	name string
 }
 
 var instance3 *example3
 var once sync.once
 
 func getinstance3() *example3 {
 
 	once.do(func() {
 		instance3 = new(example3)
 		instance3.name = "第一次赋值单例"
 	})
 	return instance3
 }
 
 func main() {
 	e1 := getinstance3()
 	fmt.println(e1.name)
 
 	e2 := getinstance3()
 	fmt.println(e2.name)
 }