转: Go -- 单例

最近在学习Golang，想着可以就以前的知识做一些串通，加上了解到go语言也是面向对象编程语言之后。在最近的开发过程中，我碰到一个问题，要用go语言实现单例模式。本着“天下知识，同根同源”（我瞎掰的~），我心想，这有什么难的，可是真正做起来，还是碰到了不少问题。

　　下面是我的经历：

　　1.我先是完成了我的第一版单例模式，就是非并发，最简单的一种，懒汉模式：

var instance *single
type single struct{
    Name string
}
func GetInstance()*single{
    if m == nil{
        m = &single{}
    }
    return m
}
func main(){
    a := GetInstance()
    a.Name = "a"
    b := GetInstance()
    b.Name = "b"
    fmt.Println(&a.Name, a)
    fmt.Println(&b.Name, b)
    fmt.Printf("%p %T
", a, a)
    fmt.Printf("%p %T
", b, b)
}

　　结果如下：

0xc04203e1b0 &{b}
0xc04203e1b0 &{b}
0xc04203e1b0 *main.single
0xc04203e1b0 *main.single

　　可以看到，我们已经实现了简单的单例模式，我们申请了两次实例，在改变一个第二个实例的字段之后，第一个也随之改变了。而且从他们的地址都相同也可以看出是同一个对象。但是，这样简陋的单例模式在并发下就容易出错，非线程安全的。

　　现在我们是在并发的情况下去调用的 GetInstance函数，现在恰好第一个goroutine执行到m = &Manager {}这句话之前，第二个goroutine也来获取实例了，第二个goroutine去判断m是不是nil,因为m = &Manager{}还没有来得及执行，所以m肯定是nil，现在出现的问题就是if中的语句可能会执行两遍！

　　2.紧接着我们做了一些改进，给单例模式加了锁：

var m *single
var lock sync.Mutex
type single struct{
    Name string
}
func GetInstance()*single{
    lock.Lock()
    defer lock.Unlock()
    if m == nil{
        m = &single{}
    }
    return m
}

　　结果同上。

　　与此同时，新的问题出现了，在高并发环境下，现在不管什么情况下都会上一把锁，而且加锁的代价是很大的，有没有办法继续对我们的代码进行进一步的优化呢？

　　3.双重锁机制：

var m *single
var lock sync.Mutex
type single struct{
    Name string
}
func GetInstance()*single{
    if m == nil{
        lock.Lock()
        defer lock.Unlock()
        if m == nil{
            m = &single{}
        }
    }
    return m
}

　　这次我们用了两个判断，而且我们将同步锁放在了条件判断之后，这样做就避免了每次调用都加锁，提高了代码的执行效率。理论上写到这里已经是很完美的单例模式了，但是我们在go语言里，我们有一个很优雅的写法。

　　4.sync包里的Once.Do()方法

var m *single
var once sync.Once
 
type single struct{
    Name string
}
func GetInstance()*single{
    once.Do(func() {
        m = &single{}
    })
    return m
}

　　Once.Do方法的参数是一个函数，这里我们给的是一个匿名函数，在这个函数中我们做的工作很简单，就是去赋值m变量，而且go能保证这个函数中的代码仅仅执行一次！