用Go语言理解单例设计模式

Go 语言单例模式详解

单例模式是一种常见的设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点获取该实例。在 Go 语言中，可通过饱汉式和饿汉式实现单例模式，以下为详细介绍。

一、饿汉式单例模式

1. 实现原理

饿汉式单例模式在程序启动时就创建单例实例，无论是否使用该实例。其优点是实现简单且线程安全，缺点是可能造成资源浪费，因为即使实例未被使用，也会在启动时创建。

2. 代码示例

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代码解读

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package main import "fmt" // Singleton 定义单例结构体 type Singleton struct{} // instance 全局单例实例，在包初始化时就创建 var instance = &Singleton{} // GetInstance 获取单例实例的函数 func GetInstance() *Singleton { return instance } func main() { s1 := GetInstance() s2 := GetInstance() if s1 == s2 { fmt.Println("两个实例是相同的，单例模式生效") } else { fmt.Println("单例模式未生效") } }

在上述代码中，instance 变量在包初始化时创建，GetInstance 函数直接返回该实例。

二、饱汉式单例模式

1. 实现原理

饱汉式单例模式在第一次使用时才创建单例实例，避免不必要的资源浪费。在多线程环境下，需考虑线程安全，确保实例仅创建一次。Go 语言中可使用 sync.Once 实现线程安全的饱汉式单例模式。

2. 代码示例

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代码解读

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package main import ( "fmt" "sync" ) // Singleton 定义单例结构体 type Singleton struct{} // instance 全局单例实例，初始值为 nil var instance *Singleton var once sync.Once // GetInstance 获取单例实例的函数 func GetInstance() *Singleton { once.Do(func() { instance = &Singleton{} }) return instance } func main() { s1 := GetInstance() s2 := GetInstance() if s1 == s2 { fmt.Println("两个实例是相同的，单例模式生效") } else { fmt.Println("单例模式未生效") } }

once.Do 方法确保传入的函数只执行一次，保证 instance 仅创建一次，实现线程安全的饱汉式单例模式。

三、单例结构体中的字段参数

单例结构体的字段参数用于存储和管理单例实例的状态信息，以下结合饿汉式和饱汉式介绍使用方法。

1. 饿汉式单例模式下的字段参数

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代码解读

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package main import "fmt" // Config 单例结构体，包含应用程序的配置信息 type Config struct { AppName string Version string } // instance 全局单例实例，在包初始化时就创建 var instance = &Config{ AppName: "MyApp", Version: "1.0.0", } // GetInstance 获取单例实例的函数 func GetInstance() *Config { return instance } func main() { config := GetInstance() fmt.Printf("App Name: %s, Version: %s\n", config.AppName, config.Version) }

Config 结构体包含 AppName 和 Version 字段，包初始化时创建 instance 并初始化字段，通过 GetInstance 函数获取实例并访问字段。

2. 饱汉式单例模式下的字段参数

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代码解读

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package main import ( "fmt" "sync" ) // Config 单例结构体，包含应用程序的配置信息 type Config struct { AppName string Version string } // instance 全局单例实例，初始值为 nil var instance *Config var once sync.Once // GetInstance 获取单例实例的函数 func GetInstance() *Config { once.Do(func() { instance = &Config{ AppName: "MyApp", Version: "1.0.0", } }) return instance } func main() { config := GetInstance() fmt.Printf("App Name: %s, Version: %s\n", config.AppName, config.Version) }

once.Do 确保 Config 实例仅创建一次，并初始化 AppName 和 Version 字段，通过 GetInstance 函数获取实例并访问字段。

3. 修改单例结构体字段

单例结构体字段可在获取实例后修改，但多协程环境下需注意并发安全，建议使用同步机制（如互斥锁 sync.Mutex）。

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代码解读

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package main import ( "fmt" "sync" ) // Config 单例结构体，包含应用程序的配置信息 type Config struct { AppName string Version string Mutex sync.Mutex } // instance 全局单例实例，初始值为 nil var instance *Config var once sync.Once // GetInstance 获取单例实例的函数 func GetInstance() *Config { once.Do(func() { instance = &Config{ AppName: "MyApp", Version: "1.0.0", } }) return instance } // UpdateVersion 更新单例结构体中 Version 字段的函数 func (c *Config) UpdateVersion(newVersion string) { c.Mutex.Lock() defer c.Mutex.Unlock() c.Version = newVersion } func main() { config := GetInstance() fmt.Printf("Before update - App Name: %s, Version: %s\n", config.AppName, config.Version) config.UpdateVersion("2.0.0") fmt.Printf("After update - App Name: %s, Version: %s\n", config.AppName, config.Version) }

Config 结构体添加 Mutex 字段用于并发控制，UpdateVersion 方法修改 Version 字段时先加锁后解锁，确保线程安全。