Go语言单例模式简述

设计模式的重要性不用多说，也是面试时常常会被问到的问题。对于设计模式，更多的则是仁者见仁智者见智，要在实际工作中不断的积累，再进行深度的思考，才能逐渐形成的一种思维。

单例模式也叫单子模式，是常用的模式之一，在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类，能够保证系统运行中一个类只创建一个实例，本节我们就来介绍一下Go语言中的单例模式。

单例模式实现

Go语言实现单例模式的有四种方式，分别是懒汉式、饿汉式、双重检查和 sync.Once。

懒汉式就是创建对象时比较懒，先不急着创建对象，在需要加载配置文件的时候再去创建；饿汉式则是在系统初始化的时候就已经把对象创建好了，需要用的时候直接拿过来用就好了。

不管那种模式最终目的只有一个，就是只实例化一次，只允许一个实例存在。

下面就来分别介绍一下这四种实现方式：

1) 懒汉式——非线程安全

非线程安全，指的是在多线程下可能会创建多次对象。

//使用结构体代替类
type Tool struct {
    values int
}

//建立私有变量
var instance *Tool

//获取单例对象的方法，引用传递返回
func GetInstance() *Tool {
    if instance == nil {
        instance = new(Tool)
    }
    return instance
}

在非线程安全的基本上，利用 Sync.Mutex 进行加锁保证线程安全，但由于每次调用该方法都进行了加锁操作，在性能上不是很高效。

//锁对象
var lock sync.Mutex

//加锁保证线程安全
func GetInstance() *Tool {
    lock.Lock()
    defer lock.Unlock()
    if instance == nil {
        instance = new(Tool)
    }

    return instance
}

2) 饿汉式

直接创建好对象，不需要判断为空，同时也是线程安全，唯一的缺点是在导入包的同时会创建该对象，并持续占有在内存中。

Go语言饿汉式可以使用 init 函数，也可以使用全局变量。

type cfg struct {
}
var cfg *config
func init()  {
   cfg = new(config)
}
// NewConfig 提供获取实例的方法
func NewConfig() *config {
   return cfg
}
type config struct {  
}
//全局变量
var cfg *config = new(config)
// NewConfig 提供获取实例的方法
func NewConfig() *config {
   return cfg
}

3) 双重检查

在懒汉式（线程安全）的基础上再进行优化，减少加锁的操作，保证线程安全的同时不影响性能。

//锁对象
var lock sync.Mutex

//第一次判断不加锁，第二次加锁保证线程安全，一旦对象建立后，获取对象就不用加锁了。
func GetInstance() *Tool {
    if instance == nil {
        lock.Lock()
        if instance == nil {
            instance = new(Tool)
        }
        lock.Unlock()
    }
    return instance
}

4) sync.Once

通过 sync.Once 来确保创建对象的方法只执行一次

var once sync.Once

func GetInstance() *Tool {
    once.Do(func() {
        instance = new(Tool)

    })
    return instance
}

sync.Once 内部本质上也是双重检查的方式，但在写法上会比自己写双重检查更简洁，以下是 Once 的源码

func (o *Once) Do(f func()) {
　　//判断是否执行过该方法，如果执行过则不执行
    if atomic.LoadUint32(&o.done) == 1 {
        return
    }
    // Slow-path.
    o.m.Lock()
    defer o.m.Unlock()
　　//进行加锁，再做一次判断，如果没有执行，则进行标志已经扫行并调用该方法
    if o.done == 0 {
        defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
        f()
    }
}