Одиночка в Golang

1. Что такое паттерн Одиночка

Паттерн Одиночка - это порождающий паттерн проектирования, который обеспечивает наличие только одного экземпляра класса и предоставляет глобальную точку доступа к этому экземпляру для извлечения. Паттерн Одиночка широко используется в ситуациях, где необходимо совместное использование ресурсов или управление доступом к конкретному экземпляру.

2. Характеристики и преимущества паттерна Одиночка

Паттерн Одиночка обладает следующими характеристиками и преимуществами:

Гарантирует наличие только одного экземпляра объекта класса
Предоставляет глобальную точку доступа для внешнего кода для получения экземпляра
Избегает повторного создания экземпляров, экономя ресурсы системы

3. Сценарии применения паттерна Одиночка

Паттерн Одиночка подходит для следующих сценариев применения:

Логгеры: Обеспечение наличия только одного логгера для всей системы для предотвращения дублирования журналирования.
Пул подключений к базе данных: В условиях высокой конкурентной нагрузки использование паттерна Одиночка позволяет избежать частого создания и уничтожения подключений к базе данных.

4. Реализация паттерна Одиночка в Golang

В Golang существуют различные способы реализации паттерна Одиночка. Ниже представлены два распространенных способа реализации.

4.1. Реализация с отложенной и жадной инициализацией

Отложенная инициализация создает экземпляр объекта при первом использовании, в то время как жадная инициализация создает экземпляр объекта при запуске программы.

// Реализация паттерна Одиночка с отложенной инициализацией
package singleton

type Singleton struct {
}

var instance *Singleton

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

// Реализация паттерна Одиночка с жадной инициализацией
package singleton

type Singleton struct {
}

var instance *Singleton = &Singleton{}

func GetInstance() *Singleton {
    return instance
}

4.2. Проблемы безопасности потоков в паттерне Одиночка

Указанный метод реализации отложенной инициализации может иметь проблемы в многопоточной среде, поскольку несколько потоков могут одновременно войти в условие if instance == nil, что может привести к созданию нескольких экземпляров.

4.3. Реализация потокобезопасного паттерна Одиночка с использованием sync.Once

Использование sync.Once обеспечивает выполнение кода инициализации только одним горутином, тем самым решая проблему безопасности потоков.

// Реализация потокобезопасного паттерна Одиночка с использованием 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. Реализация потокобезопасной отложенной инициализации паттерна Одиночка с использованием sync.Mutex

Другой способ реализации потокобезопасной отложенной инициализации паттерна Одиночка - использовать sync.Mutex для блокировки и обеспечения выполнения операции инициализации только одной горутиной.

// Реализация потокобезопасной отложенной инициализации паттерна Одиночка с использованием 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
}