设计模式-单例模式

概念

单例模式 是一种常见的设计模式，用于确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

根据初始化的时机不同，单例模式又分为 懒汉式 和 饿汉式下面通过多个实例

懒汉式在第一次使用时创建实例对象，
饿汉式在程序启动时就创建实例对象。

饿汉式

type singleton struct {}

var instance *singleton

func init() {
	instance = new(singleton)
}

func GetInstance() *singleton { return instance }

饿汉式 是 线程安全 的，因为在调用GetInstance方法之前 instance已经被实例化好

懒汉式

下面再看下懒汉式单例模式，

通过几个版本，带大家彻底理解单例模式

# Version 1

type singleton struct{}

var instance *singleton

func GetInstance() *singleton {
	if instance == nil {
		instance = new(singleton)
	}
	return instance
}

存在的问题：多线程环境下可能同时进入 if instance == nil 的判断条件，从而创建出多个实例

# Version2

type singleton struct{}

var （
	mu sync.Mutex
	instance *singleton
)

func GetInstance() *singleton {
	mu.Lock()
	defer mu.Unlock()
	if instance == nil {
		instance = new(singleton)
	}
	return instance
}

存在问题：加锁机制降低系统并发，造成CPU浪费

# Version 3

type singleton struct{}

var （
	mu sync.Mutex
	instance *singleton
)

func GetInstance() *singleton {
	if instance == nil {
		mu.Lock()
		defer mu.Unlock()
		if instance == nil {
			instance = new(singleton)
		}
	}
	return instance
}

该版本解决了

并发调用产生多个实例的问题
版本2，上来就加锁的问题

加锁的目的就是为了实例化的动作由当个线程来完成，该功能Go内部有现成封装好的供我们使用

# Version 4

// 注意：这里是小写，不可导出
type singleton struct {}

var (
	instance *singleton
  once sync.Once
)

func GetInstance() *singleton {
	once.Do(func() {
		instance = &singleton{}
	})
	return instance
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为singleton的结构体类型，该结构体表示单例对象。然后，我们声明一个名为instance的变量来保存单例实例，并使用sync.Once类型的变量once来确保初始化过程只执行一次。

GetInstance函数是一个全局访问点，用于获取单例实例。在该函数内部，我们使用once.Do函数来确保实例只被创建一次。once.Do接受一个函数作为参数，该函数将在第一次调用once.Do时执行。在这个函数中，我们创建了一个新的singleton实例并将其赋值给instance变量。

这样，无论在代码中的哪个位置调用GetInstance函数，都将返回同一个单例实例。

使用单例模式的好处是可以避免创建多个相同的对象，节省了内存和系统资源。同时，它还提供了一个统一的访问点，便于对单例对象进行操作。

需要注意的是，上述实现在多线程环境中是线程安全的。sync.Once的机制能够确保并发访问时只有一个goroutine执行初始化操作。

模式应用场景

单例模式在以下几种场景中是常用的：

资源共享：当系统中有多个模块或对象需要共享同一个资源时，可以使用单例模式来管理该资源，确保只有一个实例被创建和访问。例如，数据库连接池、线程池等资源的管理。
配置信息：单例模式可用于管理全局的配置信息，保证系统中的各个模块都使用同一份配置数据。这样可以避免不同模块之间的配置冲突和数据不一致。
日志记录器：在日志系统中，通常希望只有一个日志记录器实例来负责日志的写入，以避免并发写入导致的问题。单例模式可以确保只有一个日志记录器实例被创建和使用。
缓存：单例模式可以用于实现缓存系统，确保缓存的一致性和有效性。通过使用单例模式，多个模块可以共享同一个缓存实例，避免重复创建缓存对象。
GUI应用程序中的窗口管理器：在GUI应用程序中，窗口管理器负责管理和控制所有窗口的创建和关闭。使用单例模式可以确保只有一个窗口管理器实例存在，从而保持窗口管理的一致性。

需要注意的是，单例模式的使用应该谨慎，过度使用单例可能导致代码的可测试性和可扩展性降低。在设计中，应该根据具体场景和需求来决定是否使用单例模式。