Go单例实现方案

单例模式大家都比较了解，定义如下：一个类只允许创建唯一一个对象（或者实例），那这个类就是一个单例类，这种设计模式就叫作单例设计模式，简称单例模式。

单例模式虽然理解起来比较简单，但是真正实现的时候有很多细节需要考虑，一般考虑点有如下几个：

构造函数需要是 private 访问权限的，这样才能避免外部通过 new 创建实例
考虑对象创建时的线程安全问题
考虑是否支持延迟加载
考虑 getInstance() 性能是否高(是否加锁)

代码

语法不同，对于这几点关注程度也不同。对于Go语言，在这里提供一种写法，使用sync.Once.Do。该函数的作用是只执行一次。

所以我们可以这么写：

type Single struct {
    
    

}
var (
   once sync.Once
   single     *Single
)


func GetSingleInstance() *Single {
    
    
   once.Do(func() {
    
    
      single = &Single{
    
    }
   })
   return single
}

无论多少请求，只会有一个Single的实例。

测试

现在我们思考一个场景，如果突然有100个请求同时请求GetSingleInstance接口，这些请求是会等Do执行完还是无视Do直接return single呢？

理论上是需要等Do执行完的，否则返回的single为空，会导致严重错误。虽然是这么想，不过还是做个测试吧。

package main

import (
   "fmt"
   "strconv"
   "sync"
   "time"
)

func main() {
    
    
   var once sync.Once
   onceBody := func() {
    
    
      fmt.Println("Only once start")
      time.Sleep(time.Second * 5)
      fmt.Println("Only once end")
   }

   for i := 0; i < 5; i++ {
    
    
      j := i
      go func(int) {
    
    
         fmt.Println(j)
         once.Do(onceBody)
         fmt.Println("lll" + strconv.Itoa(j))
      }(j)

   }
   fmt.Println("finished")
   time.Sleep(time.Second * 10)
}

测试方案很简单，启动5个goroutine，同时调用Do，onceBody设置sleep 5秒，只要检查输出，就能判断是否会阻塞。

执行结果如下：

➜ myproject go run main.go
finished
0
Only once start
2
4
3
1
Only once end
lll2
lll4
lll0
lll1
lll3

可以看出，只有Do执行完毕后，所有goroutine才会输出，证明Do都会被调用，但只有一个会真正执行，在真正的执行完前，其它goroutine会被阻塞。

其实这里有一个隐藏风险，如果Do执行的函数很耗时，会导致大量goroutine累积，编程的时候需要考虑到这一点。

具体实现

Do这个功能是如何实现的呢？让我们看一下源码：

func (o *Once) Do(f func()) {
    
    
   if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
    
    
      // Outlined slow-path to allow inlining of the fast-path.
      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()
	}
}

多个协程查看done值为0，进入doSlow，只有一个协程会获得锁，其它协程别阻塞。

其实用到的都是比较常规的技术，主要是互斥锁、信号量、defer，但是设计上还是很巧妙的。这也是Go的一个优势，解决冲突使用锁，快速、安全、方便，但是需要考虑好性能问题。

最后

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