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# 单例模式
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> wiki百科: 单例模式，也叫单子模式，是一种常用的软件设计模式。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。
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单例模式要实现的效果就是，对于应用单例模式的类，整个程序中只存在一个实例化对象
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go并不是一种面向对象的语言，所以我们使用结构体来替代
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有几种方式:
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- 懒汉模式
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- 饿汉模式
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- 双重检查锁机制
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下面拆分讲解：
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### 懒汉模式
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1. 构建一个示例结构体
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```go
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type example struct {
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name string
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}
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```
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2. 设置一个私有变量作为每次要返回的单例
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```go
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var instance *example
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```
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3. 写一个可以获取单例的方法
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```go
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func GetExample() *example {
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// 存在线程安全问题，高并发时有可能创建多个对象
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if instance == nil {
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instance = new(example)
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}
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return instance
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}
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```
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4. 测试一下
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```go
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func main() {
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s := GetExample()
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s.name = "第一次赋值单例模式"
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fmt.Println(s.name)
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s2 := GetExample()
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fmt.Println(s2.name)
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}
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```
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懒汉模式存在线程安全问题，在第3步的时候，如果有多个线程同时调用了这个方法，
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那么都会检测到`instance`为`nil`,就会创建多个对象，所以出现了饿汉模式...
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### 饿汉模式
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与懒汉模式类似，不再多说，直接上代码
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```go
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// 构建一个结构体，用来实例化单例
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type example2 struct {
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name string
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}
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// 声明一个私有变量，作为单例
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var instance2 *example2
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// init函数将在包初始化时执行，实例化单例
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func init() {
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instance2 = new(example2)
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instance2.name = "初始化单例模式"
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}
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func GetInstance2() *example2 {
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return instance2
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}
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func main() {
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s := GetInstance2()
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fmt.Println(s.name)
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}
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```
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饿汉模式将在包加载的时候就创建单例对象，当程序中用不到该对象时，浪费了一部分空间
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和懒汉模式相比，更安全，但是会减慢程序启动速度
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### 双重检查机制
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懒汉模式存在线程安全问题，一般我们使用互斥锁来解决有可能出现的数据不一致问题
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所以修改上面的`GetInstance()` 方法如下:
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```go
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var mux Sync.Mutex
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func GetInstance() *example {
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mux.Lock()
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defer mux.Unlock()
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if instance == nil {
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instance = &example{}
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}
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return instance
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}
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```
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如果这样去做，每一次请求单例的时候，都会加锁和减锁，而锁的用处只在于解决对象初始化的时候可能出现的并发问题
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当对象被创建之后，加锁就失去了意义，会拖慢速度，所以我们就引入了双重检查机制（`Check-lock-Check`）,
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也叫`DCL`(`Double Check Lock`), 代码如下:
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```go
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func GetInstance() *example {
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if instance == nil { // 单例没被实例化，才会加锁
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mux.Lock()
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defer mux.Unlock()
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if instance == nil { // 单例没被实例化才会创建
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instance = &example{}
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}
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}
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return instance
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}
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```
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这样只有当对象未初始化的时候，才会又加锁和减锁的操作
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但是又出现了另一个问题：每一次访问都要检查两次，为了解决这个问题，我们可以使用golang标准包中的方法进行原子性操作:
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```go
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import "sync"
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import "sync/atomic"
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var initialized uint32
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func GetInstance() *example {
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// 一次判断即可返回
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if atomic.LoadUInt32(&initialized) == 1 {
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return instance
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}
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mux.Lock()
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defer mux.Unlock()
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if initialized == 0 {
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instance = &example{}
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atomic.StoreUint32(&initialized, 1) // 原子装载
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}
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return instance
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}
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```
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以上代码只需要经过一次判断即可返回单例，但是golang标准包中其实给我们提供了相关的方法:
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`sync.Once`的`Do`方法可以实现在程序运行过程中只运行一次其中的回调，所以最终简化的代码如下:
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```go
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type example3 struct {
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name string
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}
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var instance3 *example3
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var once sync.Once
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func GetInstance3() *example3 {
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once.Do(func() {
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instance3 = new(example3)
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instance3.name = "第一次赋值单例"
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})
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return instance3
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}
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func main() {
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e1 := GetInstance3()
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fmt.Println(e1.name)
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e2 := GetInstance3()
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fmt.Println(e2.name)
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}
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```
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单例模式是开发中经常用到的设计模式，我在制作自己的web框架 [silsuer/bingo](https://github.com/silsuer/bingo) 的时候
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在环境变量控制、配置项控制等位置都用到了这种模式。
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想把所有设计模式使用golang实现一遍，开了个新坑[silsuer/golang-design-patterns](https://github.com/silsuer/golang-design-patterns),
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这是第一篇，以后会陆续更新，需要请自取～
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