8-5. sync.Once 单例模式

使用场景

• sync.Once 是 Go 标准库提供的使函数只执行一次的实现，常应用于单例模式，例如初始化配置、保持数据库连接等。作用与 init 函数类似，但有区别。

  • init 函数是当所在的 package 首次被加载时执行，若迟迟未被使用，则既浪费了内存，又延长了程序加载时间。

  • sync.Once 可以在代码的任意位置初始化和调用，因此可以延迟到使用时再执行，并发场景下是线程安全的。

• 在多数情况下，sync.Once 被用于控制变量的初始化，这个变量的读写满足如下三个条件：

  • 当且仅当第一次访问某个变量时，进行初始化（写）；

  • 变量初始化过程中，所有读都被阻塞，直到初始化完成；

  • 变量仅初始化一次，初始化完成后驻留在内存里。

• sync.Once 仅提供了一个方法 Do，参数 f 是对象初始化函数。

  1	func (o *Once) Do(f func())

使用示例

• 一个简单的 Demo

  • 考虑一个简单的场景，函数 ReadConfig 需要读取环境变量，并转换为对应的配置。环境变量在程序执行前已经确定，执行过程中不会发生改变。ReadConfig 可能会被多个协程并发调用，为了提升性能（减少执行时间和内存占用），使用 sync.Once 是一个比较好的方式。

• 标准库中 sync.Once 的使用

  • path.Cwd()

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    // Cwd returns the current working directory at the time of the first call. func Cwd() string { cwdOnce.Do(func() { var err error cwd, err = os.Getwd() if err != nil { Fatalf("cannot determine current directory: %v", err) } }) return cwd }

sync.Once 的原理

• 首先：保证变量仅被初始化一次，需要有个标志来判断变量是否已初始化过，若没有则需要初始化。

• 其次：线程安全，支持并发，无疑需要互斥锁来实现。

• 源码

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  package sync import ( "sync/atomic" ) type Once struct { done uint32 m Mutex } func (o *Once) Do(f func()) { if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 { // Outlined slow-path to allow inlining of the fast-path. o.doSlow(f) } } func (o *Once) doSlow(f func()) { o.m.Lock() defer o.m.Unlock() if o.done == 0 { defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1) f() } }