078-只被执行一次的函数

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倘若你看过我的所有文章的话，你肯定还记得曾经在学习《Linux 环境编程》的时候，也有一篇类似的文章，标题和这个一模一样——《只被执行一次的函数》。

我强烈建议你回顾一下上面那篇文章。如果你没有《Linux 环境编程》的基础，强烈建议你补习一下，只会 Golang 是不行的。

1. 背景

相信很多同学都使用过单例模式。如果在单线程程序中，单例模式肯定没啥问题，但是如果在多线程程序中，可能就容易出问题了。当然，很多同学想到的方法是加锁来解决，像下面这样：

T* getInstance() {
    mutex.lock()
    if (_instance == nullptr) {
        _instance = new T();
    }
    mutex.unlock()

    return _instance;
}

这个加锁粒度太大了，而且每次访问都需要加锁。也有同学会说，使用 static 全局初始化不就好了（有人叫它为饿汉模式）。没错，这是一种可行的方法，但是缺点是有时候可能一次也用不到这个单例，一上来就初始化有点太浪费。

那使用 double-check 方法改一下（所谓的线各安全的懒汉模式）？

T* getInstance() {
    if （_instance == nullptr) {
        mutex.lock()
        if (_instance == nullptr) {
            _instance = new T();
        }
        mutex.unlock()
    }
    return _instance;
}

很不幸运的是，即使是 double-check，上面的代码在多线程环境中还是会出问题。比如线程 1 执行 _instance = new T()，_instance 已经不为 nullptr 了，但是实际上 T 对象还没有构造出来，即构造函数还未执行。（对象构造必须是先申请内存，再执行构造函数)。这个时候线程 2 在第一个 if 条件看到的 _instance 不为 nullptr，于是返回……

看起来好像挺麻烦的。不用怕，我们有杀器，可以更加简单且完美的解决这个问题——那就是 sync.Once 类型。

2. 简单的 demo

为了让你快速体验 sync.Once 的作用，来看下面一段代码。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func hello() {
    fmt.Println("only once")
}

func main() {
    var once sync.Once
    once.Do(hello) // 把 hello 函数托管给 once 对象去执行。
    fmt.Println("first")
    once.Do(hello) // 第二次托管，once 就不理我们了。。。
    fmt.Println("second")
}

// Output:
// only once
// first
// second

其实，once.Do 也是“协程”安全的，你甚至可以这样：

func main() {
    var once sync.Once
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(10)
    // 10 个协程同时托管 hello 函数给 once
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func() {
            once.Do(hello)
            wg.Done()
        }()
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("first")
    fmt.Println("second")
}

// Output:
// only once
// first
// second

3. 使用 once 来实现懒汉单例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type Configure struct{
    volume int32
}

var once sync.Once
var configure *Configure

func initConfig() {
    configure = &Configure{10}
}

func GetInstance() *Configure {
    // initConfig()
    once.Do(initConfig) // 注释这一行，打开上一行试试
    return configure
}

func main() {
    var conf *Configure
    fmt.Printf("%p\n", conf)

    var wg sync.WaitGroup

    wg.Add(10)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func() {
            conf = GetInstance()
            fmt.Printf("%p\n", conf)
            wg.Done()
        }()
    }
    wg.Wait()
}

4. 总结

• 掌握 sync.Once 的作用和使用方法