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如何在Golang中实现双重检查锁单例模式_线程安全创建实例

P粉602998670

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发布时间:2025-12-29 23:10:03

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来源于php中文网

原创

推荐使用 sync.Once 实现单例,它本质是安全高效的双重检查锁;手动 DCL 需用 atomic.Pointer 和 mutex 配合,易出错;纯 mutex 方式性能差,应避免。

如何在golang中实现双重检查锁单例模式_线程安全创建实例

在 Go 中实现双重检查锁(Double-Checked Locking)单例模式,核心是用 sync.Once 或手动结合 sync.Mutex 与原子读写,确保线程安全且避免重复初始化。但要注意:Go 的内存模型和编译器优化让“经典 Java 风格”的双重检查锁容易出错,不推荐手写 volatile + mutex 组合,而应优先使用 sync.Once —— 它本质就是安全、高效、已验证的双重检查锁实现。

✅ 推荐方式:用 sync.Once(最简洁、最安全)

sync.Once 内部已做内存屏障和原子控制,保证 Do 中的函数只执行一次,且对所有 goroutine 可见。无需手动加锁或判断 nil。

  • 定义一个私有全局变量(指针类型)和一个 sync.Once 实例
  • 提供获取实例的函数,在其中调用 once.Do() 初始化
  • 初始化逻辑只运行一次,后续调用直接返回已创建的实例

示例:

package singleton

import "sync"

type Config struct {
    Host string
    Port int
}

var (
    configInstance *Config
    once           sync.Once
)

func GetConfig() *Config {
    once.Do(func() {
        configInstance = &Config{
            Host: "localhost",
            Port: 8080,
        }
    })
    return configInstance
}

⚠️ 谨慎尝试:手动双重检查锁(仅作理解,生产环境慎用)

若坚持模拟经典 DCL(如学习目的),必须配合 sync/atomic 控制初始化状态,并确保写入实例前完成内存可见性。Go 不支持 Java 的 volatile,需用 atomic.StorePointeratomic.LoadPointer 配合 unsafe.Pointer

立即学习go语言免费学习笔记(深入)”;

  • atomic.Valueatomic.Pointer(Go 1.19+)存储实例指针
  • 第一次读为 nil → 加锁 → 再次检查是否仍为 nil → 初始化并原子写入
  • 必须用原子操作读写指针,否则可能看到部分写入的脏数据

简化版(Go 1.19+):

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var (
    config atomic.Pointer[Config]
    mu     sync.Mutex
)

func GetConfigDCL() *Config {
    p := config.Load()
    if p != nil {
        return p
    }
    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()
    if p = config.Load(); p != nil {
        return p
    }
    newConfig := &Config{Host: "localhost", Port: 8080}
    config.Store(newConfig)
    return newConfig
}

❌ 常见错误:纯 mutex + nil 判断(性能差、不必要)

每次调用都加锁再判断,失去“双重检查”意义,变成单锁单例,吞吐量低。尤其高并发下,mu.Lock() 成为瓶颈。

错误写法示例:

func GetConfigBad() *Config {
    mu.Lock() // ❌ 每次都锁!
    defer mu.Unlock()
    if configInstance == nil {
        configInstance = &Config{...}
    }
    return configInstance
}

? 补充建议:支持初始化参数或错误处理

如果单例创建可能失败(如加载配置文件、连接数据库),可扩展 sync.Once 方式,用额外变量保存 error:

var (
    dbInstance *sql.DB
    dbErr      error
    dbOnce     sync.Once
)

func GetDB() (*sql.DB, error) {
    dbOnce.Do(func() {
        dbInstance, dbErr = sql.Open("mysql", "user:pass@tcp(127.0.0.1:3306)/test")
    })
    return dbInstance, dbErr
}

不复杂但容易忽略:单例对象本身也需考虑并发安全。例如 *sql.DB 是并发安全的,但自定义结构体若含非同步字段(如 map、slice),仍需额外保护。

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