單件模式——Golang實現

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單件模式比較常見，算是建立型的設計模式，和原廠模式不同，他只能建立一個執行個體。他的應用情境很多，比如MySQL只能有一個執行個體這種都算。

單件模式能簡單分成支援並發和不支援並發兩種。不過並發這個很簡單，滿大街Golang實現的單件模式都是這樣的。

普通的單件模式

package singletonimport ("fmt")var _self *Singletontype Singleton struct {Name string}func Instance() *Singleton {if _self == nil {_self = new(Singleton)return _self}return _self}func (o *Singleton) SetName(s string) {_self.Name = s}func (o *Singleton) GetName() {fmt.Println("Name:", _self.Name)}

支援並發的單件模式也不算難，在這個基礎上增加一個叫做Double Check的處理。當年在去哪兒網面試被虐的時候被問到過這個，所以這個東西一直也都記著。

單件模式在並發情況下，上面的代碼就有問題了，有可能會被建立多次，上面的例子加個日誌：

var _self *Singletontype Singleton struct {Name string}func NewInstance(name string) *Singleton {fmt.Println("Create instance", name)time.Sleep(4 * time.Second)_self.Name = namereturn _self}func Instance(name string) *Singleton {if _self.Name == "" {return NewInstance(name)}return _self}func main() {_self = new(Singleton)go Instance("cyeam")go Instance("bryce")time.Sleep(10 * time.Second)fmt.Println(_self.Name)}

結果如下。例子裡面給執行個體化函數加了參數，方便判斷執行個體化的次數和結果。從下面的結果看來，無鎖的單件模式建立過兩次執行個體，第二次建立的執行個體覆蓋了第一個建立的執行個體。

Create instance cyeamCreate instance brycebryce

支援並發的單件模式

為了保證在並行調用的情況下只建立一個執行個體，就需要加鎖來保證串列建立。簡單粗暴的方法就是Instance()方法直接全部上鎖。

var _self *Singletontype Singleton struct {Name stringsync.Mutex}func NewInstance(name string) *Singleton {fmt.Println("Create instance", name)time.Sleep(4 * time.Second)_self.Name = namereturn _self}func Instance(name string) *Singleton {_self.Mutex.Lock()defer _self.Mutex.Unlock()if _self.Name == "" {return NewInstance(name)}return _self}func main() {_self = new(Singleton)_self.Mutex = sync.Mutex{}go Instance("cyeam")go Instance("bryce")time.Sleep(10 * time.Second)fmt.Println(_self.Name)}

簡單粗暴的加鎖，可以發現能夠解決並發多次建立的問題。但是如此一來，整個建立流程就變成串列調用了。比如有1000次建立請求，只要建立一個執行個體就好，剩下999次完全沒有必要加鎖，直接將之前第一個建立的執行個體返回就好。而這樣的寫法會導致每一次都是帶鎖訪問，影響速度。

Create instance cyeamcyeam

接著上面的思路，我們可以不為這個函數整體加鎖，在建立的時候加鎖即可。

func Instance(name string) *Singleton {if _self.Name == "" {_self.Mutex.Lock()defer _self.Mutex.Unlock()return NewInstance(name)}return _self}

在判斷確認對象為空白後，開始建立對象，結果如下：

Create instance cyeamCreate instance brycebryce

雖然已經加上了鎖，但是可以看到，依然建立了兩次對象。如果兩個並行的建立調用，此時if _self.Name == ""這個調用也同時執行，自然也都是true，接著，雖然有鎖，但是也就是串列得去建立對象，外面的if在無鎖的情況是失效了。

這時就需要牛逼的Double Check了，在鎖裡面再加一次判空檢查。

func Instance(name string) *Singleton {if _self.Name == "" {_self.Mutex.Lock()defer _self.Mutex.Unlock()if _self.Name == "" {return NewInstance(name)}}return _self}

結果如下。如此一來，既兼顧了效率，又能夠很好的支援並發。

Create instance cyeamcyeam

上面寫的這些都是傳統的寫法，對於一般語言使用的，對於我大Golang，還有一個更簡單的實現。

import ("fmt""sync""time")var _self *Singletontype Singleton struct {Name stringsync.Once}func NewInstance(name string) *Singleton {fmt.Println("Create instance", name)time.Sleep(4 * time.Second)_self.Name = namereturn _self}func Instance(name string) *Singleton {if _self.Name == "" {_self.Once.Do(func() { NewInstance(name) })}return _self}func main() {_self = new(Singleton)_self.Once = sync.Once{}go Instance("cyeam")go Instance("bryce")time.Sleep(10 * time.Second)fmt.Println(_self.Name)}

本文所涉及到的完整源碼請參考。

參考文獻

1. 設計模式(2) - Singleton單件模式 - shltsh

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