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如何使用Golang实现双重检查锁单例模式

P粉602998670

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发布时间:2025-10-02 17:15:02

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来源于php中文网

原创

双重检查锁用于Go中单例模式的并发控制,先通过atomic读取初始化状态避免加锁开销,未初始化时获取mutex并二次检查确保仅创建一次实例;02. sync.Once提供更安全简洁的替代方案,内部实现已包含双重检查与内存屏障,推荐实际项目使用。

如何使用golang实现双重检查锁单例模式

在Golang中实现双重检查锁(Double-Checked Locking)单例模式时,核心目标是确保全局仅创建一个实例,同时避免多协程竞争带来的重复初始化问题。虽然Go推荐使用sync.Once来实现单例,但理解双重检查锁的写法有助于掌握并发控制细节。

为什么需要双重检查锁

在高并发场景下,多个goroutine可能同时调用单例获取方法。如果不对实例初始化做同步控制,可能导致多次创建。直接加锁会影响性能,因此引入“双重检查”机制:先判断是否已初始化,避免不必要的加锁开销。

使用sync.Mutex和atomic进行双重检查

以下是基于sync.Mutexsync/atomic包实现的双重检查锁单例模式:

package main

import (
    "sync"
    "sync/atomic"
)

type Singleton struct {
    data string
}

var instance *Singleton
var initialized uint32
var mu sync.Mutex

func GetInstance() *Singleton {
    // 第一次检查:无需加锁
    if atomic.LoadUint32(&initialized) == 1 {
        return instance
    }

    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()

    // 第二次检查:防止多个goroutine同时进入
    if initialized == 0 {
        instance = &Singleton{data: "I'm the only instance"}
        atomic.StoreUint32(&initialized, 1)
    }

    return instance
}

说明:

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  • 使用atomic.LoadUint32读取初始化状态,避免锁竞争。
  • 只有在未初始化时才获取互斥锁,减少性能损耗。
  • 加锁后再次检查initialized,防止多个goroutine同时创建实例。
  • 通过atomic.StoreUint32保证写操作的原子性。

更简洁的方式:sync.Once

Go标准库提供了更安全、简洁的方案——sync.Once,它内部已处理了双重检查逻辑:

var once sync.Once

func GetInstanceSafe() *Singleton {
    once.Do(func() {
        instance = &Singleton{data: "I'm the only instance"}
    })
    return instance
}

sync.Once保证Do中的函数只执行一次,且具有内存屏障效果,能正确发布对象引用,避免因编译器重排序导致的问题。

基本上就这些。虽然手动实现双重检查有助于理解底层机制,但在实际项目中建议优先使用sync.Once,代码更清晰且不易出错。

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