Golang Singleton Pattern

1. Co to jest wzorzec Singleton

Wzorzec Singleton to wzorzec projektowy kreacyjny, który zapewnia, że klasa ma tylko jedną instancję i udostępnia globalny punkt dostępu do tej instancji celem pobrania. Wzorzec Singleton jest powszechnie stosowany w scenariuszach, gdzie zasoby muszą być dzielone, lub dostęp do konkretnej instancji musi być kontrolowany.

2. Charakterystyka i Zalety wzorca Singleton

Wzorzec Singleton ma następujące cechy i zalety:

Zapewnia, że klasa ma tylko jedną instancję obiektu
Udostępnia globalny punkt dostępu dla zewnętrznego kodu do pobrania instancji
Unika powtarzającego się tworzenia instancji, co oszczędza zasoby systemu

3. Zastosowania wzorca Singleton

Wzorzec Singleton jest odpowiedni dla następujących scenariuszy zastosowań:

Rejestratory: Zapewnienie, że istnieje tylko jeden rejestrator dla całego systemu, aby zapobiec duplikacji logowania.
Pula połączeń do bazy danych: W środowiskach o dużej współbieżności, użycie wzorca Singleton może uniknąć częstego tworzenia i usuwania połączeń do bazy danych.

4. Implementacja wzorca Singleton w języku Golang

W języku Golang istnieją różne metody implementacji wzorca Singleton. Poniżej przedstawione są dwie powszechne metody implementacji.

4.1. Implementacja przy użyciu Leniwej Inicjalizacji i Wczesnej Inicjalizacji

Leniwa inicjalizacja tworzy obiekt instancji po raz pierwszy, gdy jest używany, podczas gdy wczesna inicjalizacja tworzy obiekt instancji przy starcie programu.

// Implementacja wzorca Singleton za pomocą leniwej inicjalizacji
package singleton

type Singleton struct {
}

var instance *Singleton

func GetInstance() *Singleton {
    if instance == nil {
        instance = &Singleton{}
    }
    return instance
}

// Implementacja wzorca Singleton za pomocą wczesnej inicjalizacji
package singleton

type Singleton struct {
}

var instance *Singleton = &Singleton{}

func GetInstance() *Singleton {
    return instance
}

4.2. Problemy z Bezpieczeństwem Wątków w Wzorcu Singleton

Powyższa metoda leniwej inicjalizacji może mieć problemy w środowisku wielowątkowym, ponieważ kilka wątków może jednocześnie wejść do warunku if instance == nil, co prowadzi do tworzenia wielu instancji.

4.3. Implementacja Wielowątkowej wersji wzorca Singleton za pomocą sync.Once

Użycie sync.Once zapewnia, że tylko jedna gorutyna wykonuje kod inicjalizacyjny, rozwiązując w ten sposób problem z bezpieczeństwem wątków.

// Implementacja wielowątkowej wersji wzorca Singleton za pomocą sync.Once
package singleton

import (
    "sync"
)

type Singleton struct {
}

var instance *Singleton
var once sync.Once

func GetInstance() *Singleton {
    once.Do(func() {
        instance = &Singleton{}
    })
    return instance
}

4.4. Implementacja Leniwej Inicjalizacji Wielowątkowej Wersji wzorca Singleton za pomocą sync.Mutex

Innym sposobem implementacji leniwej inicjalizacji wielowątkowej wersji wzorca Singleton jest użycie sync.Mutex, aby zablokować i zapewnić, że tylko jedna gorutyna wykonuje operację inicjalizacji.

// Implementacja leniwej inicjalizacji wielowątkowej wersji wzorca Singleton za pomocą sync.Mutex
package singleton

import (
    "sync"
)

type Singleton struct {
}

var instance *Singleton
var mu sync.Mutex

func GetInstance() *Singleton {
    if instance == nil {
        mu.Lock()
        defer mu.Unlock()
        if instance == nil {
            instance = &Singleton{}
        }
    }
    return instance
}