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
單例的實現是老生常談的問題了，懶漢餓漢線程安全，因為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并不靠譜，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，對于前者，每次都加鎖性能差，對于后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，對于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
}
// 用于下邊基準測試
func BenchmarkSprintf(b *testing.B){
    for i:=0;i

是否線程安全

基于java中雙重檢驗鎖的經驗，因為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
那么在go里會有類似問題嗎？
關鍵點在于instance變量的讀和寫是否是原子操作
這里做了個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，也說明了對于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

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

關于sync.Once

那么sync.Once是怎么實現的呢

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，但是對于共享變量（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里邊指針的讀寫不能保證原子性

關于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，那無鎖又是怎么一回事？其實就是利用 atomic 特性，那 atomic 會比 mutex 有什么好處呢？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 實現的指令集里，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 的情況下保證并發安全，并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，后者通常會更有效率，并且更能利用計算機多核的優勢。所以，以后當我們想并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
• 對于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，能做到加載完成后不再加鎖
• 這里也提醒我們，只要是對于共享變量的并發訪問，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！