【Go - 单例示例】

需求

实现一个单例，需要考虑如下的内容，

• 最基础的，每次返回相同实例，
• 线程安全，
• 生命周期，资源管理，程序退出后释放资源，

参照以上3点需求，以下是一个完整的示例，

代码示例

package mainimport ("context""fmt""sync""go.mongodb.org/mongo-driver/mongo""go.mongodb.org/mongo-driver/mongo/options"
)var (singletonMongoClient *mongo.Clientonce                 sync.Once
)func getSingletonMongoClient() *mongo.Client {once.Do(func() {// 创建连接到 MongoDB 的客户端uri := "mongodb://localhost:27017"client, err := mongo.Connect(context.TODO(), options.Client().ApplyURI(uri))if err != nil {panic(err)}singletonMongoClient = client})return singletonMongoClient
}func main() {client1 := getSingletonMongoClient()if client1 == nil {panic("client1 is nil")}fmt.Println("client1 address %p", client1)defer func() {if err := client1.Disconnect(context.TODO()); err != nil {panic(err)}}()client2 := getSingletonMongoClient()fmt.Println("client2 address %p", client2)if client1 == client2 {fmt.Println("client1 and client2 are the same")}
}

📢注意： 在使用多线程或多协程的情况下，这里可以使用sync.Once 保证在多线程情况下，也只执行一次，这个非常方便。

sync.Once的优势

对比下Java中实现单例 ，熟悉Java的朋友 ，可能了解 Java 领域一个经典的案例，利用双重检查创建单例对象。

public class Singleton {static Singleton instance;static Singleton getInstance(){if (instance == null) {synchronized(Singleton.class) {if (instance == null)instance = new Singleton();}}return instance;}
}

这个示例初看一点问题没有，但是实际隐藏一个坑，问题就出在了new操作上，我们以为的new操作是这样的：

1.分配一块内存空间
2.在这块内存空间上初始化Singleton实例对象
3.把这个对象的内存地址赋值给instance变量

但实际上由于指令重排，优化后的过程是这样的：

1.分配一块内存空间
2.把这快内存空间的内存地址赋值给instance变量
3.在这块内存空间上初始化Singleton实例对象

那么这样调换顺序后会发生什么呢？

我们假设线程 A 先执行 getInstance() 方法，当执行完指令 2 时恰好发生了线程切换，切换到了线程 B 上；如果此时线程 B 也执行 getInstance() 方法，那么线程 B 在执行第一个判断时会发现 instance != null ，所以直接返回 instance，而此时的 instance 是没有初始化过的，如果我们这个时候访问 instance 的成员变量就可能触发空指针异常。

解决方案

针对指令重排序问题：在Java中，由于编译器优化，指令重排序的可能性，可能会导致instance变量在构造函数执行完毕之前就被设置为非null值，使得另一个线程可能会得到一个尚未完全构造好的实例。为了避免这个问题，instance变量应该被声明为volatile，以防止指令重排序。

优化代码

public class Singleton {private static volatile Singleton instance; // 添加volatile关键字防止指令重排序private Singleton() {} // 私有构造函数防止外部实例化static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized(Singleton.class) {if (instance == null)instance = new Singleton();}}return instance;}
}

可以看出，Java中单例代码不多，细节不少，稍不注意可能踩一坑。

对比Go中sync.Once的封装，为我们避免了多线程下的种种问题，为单例的实现提供了便利的帮助。