起因
今天看到項目中的kafka客戶端包裝結構體的獲取是單例模式<br>單例的實現是老生常談的問題了，懶漢餓漢線程安全，因爲看到項目中寫的還是有些問題，網上go單例實現的搜索結果比較少經測試也並不靠譜，所以在這記錄下
現狀
當前有的項目直接使用Mutex鎖，有的就直接判斷nil則創建，對於前者，每次都加鎖性能差，對於後者則會出現多個實例，也就不是單例了
改進
進而想要改進一下，在這不討論餓漢和線程非安全的實現，對於go中線程安全的懶漢實現，常見兩種：
- 雙重檢驗
- sync.Once
雙重檢驗示例：
package main
import (
"sync"
"testing"
)
var (
instance *int
lock sync.Mutex
)
func getInstance() *int {
if instance == nil {
lock.Lock()
defer lock.Unlock()
if instance == nil {
i := 1
instance = &i
}
}
return instance
}
// 用於下邊基準測試
func BenchmarkSprintf(b *testing.B){
for i:=0;i<b.N;i++{
go getInstance()
}
}
是否線程安全
基於java中雙重檢驗鎖的經驗，因爲jvm的內存模型，雙重檢驗鎖會出現可見性問題，可以通過 volatile解決
那麼在go裏會有類似問題嗎？
關鍵點在於instance變量的讀和寫是否是原子操作
這裏做了個race競態檢測：
可以看到
20行的寫入和14行的讀取發生了競態
上例中用64位(系統是64位)的int指針表示一個實例，也說明了對於64位數據的寫入和讀取是非原子操作
我們看另一種實現：sync.Once方法
package main
import (
"sync"
"testing"
)
var (
instance *int
once sync.Once
)
func getInstance() *int {
once.Do(func(){
if instance == nil {
i := 1
instance = &i
}
})
return instance
}
func BenchmarkSprintf(b *testing.B){
for i:=0;i<b.N;i++{
go getInstance()
}
}
實現比雙重檢驗看起來要整潔許多
race檢測結果：
沒有發生競態
關於sync.Once
那麼sync.Once是怎麼實現的呢
看下源碼：
package sync
import (
"sync/atomic"
)
type Once struct {
done uint32
m Mutex
}
func (o *Once) Do(f func()) {
if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
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()
}
}
可以看到sync.Once內部其實也是一個雙重檢驗鎖，但是對於共享變量（done字段）的讀和寫使用了atomic包的StoreUint32和LoadUint32方法
sync.Once使用一個32位無符號整數表示共享變量，即使是32位變量的讀寫操作都需要atomic包方法來實現原子性，更說明了go裏邊指針的讀寫不能保證原子性
關於atomic和metex
引用一段話：https://ms2008.github.io/2019/05/12/golang-data-race/
解決 race 的問題時，無非就是上鎖。可能很多人都聽說過一個高逼格的詞叫「無鎖隊列」。 都一聽到加鎖就覺得很 low，那無鎖又是怎麼一回事？其實就是利用 atomic 特性，那 atomic 會比 mutex 有什麼好處呢？go race detector 的作者總結了這兩者的一個區別：
Mutexes do no scale. Atomic loads do.
mutex 由操作系統實現，而 atomic 包中的原子操作則由底層硬件直接提供支持。在 CPU 實現的指令集裏，有一些指令被封裝進了 atomic 包，這些指令在執行的過程中是不允許中斷（interrupt）的，因此原子操作可以在 lock-free 的情況下保證併發安全，並且它的性能也能做到隨 CPU 個數的增多而線性擴展。
若實現相同的功能，後者通常會更有效率，並且更能利用計算機多核的優勢。所以，以後當我們想併發安全的更新一些變量的時候，我們應該優先選擇用 atomic 來實現。
結論
- go單例實現—雙重檢測法對共享變量直接讀取和賦值是不安全的，需要atomic包實現原子操作的讀寫
- 對於懶漢模式單例的實現，sync.Once是更好的辦法，簡潔安全，sync.Once已經幫我們實現了安全的雙重檢驗，能做到加載完成後不再加鎖
- 這裏也提醒我們，只要是對於共享變量的併發訪問，一定要注意安全性，go更推崇避免共享變量，使用chan來交流信息，如果無法避免共享內存，優先使用atomic實現，其次sync，安全第一！