创建型模式-单例模式

什么是单利模式

单例是一种创建型设计模式，让你能够保证一个类只有一个实例，并提供一个访问该　实例的全局节点

单例模式，一个类只有一个实例
为该实例提供一个全局访问节点

单例（Singleton）类声明了一个名为 getInstance 获取实例的静态方法来返回其所属类的一个相同实例。单例的构造函数必须对客户端（Client）代码隐藏。调用获取实例方法必须是获取单例对象的唯一方式。

Example

简单单例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var lock = &sync.Mutex{}

type single struct {
}

var singleInstance *single

func getInstance() *single {
    if singleInstance == nil {
        lock.Lock()
        defer lock.Unlock()
        if singleInstance == nil {
            fmt.Println("Creating single instance now.")
            singleInstance = &single{}
        } else {
            fmt.Println("Single instance already created.")
        }
    } else {
        fmt.Println("Single instance already created.")
    }

    return singleInstance
}

利用init函数

我们可以在 init函数中创建单例实例。这仅适用于实例的早期初始化工作已经确定时。 init函数仅会在包中的每个文件里调用一次，所以我们可以确定其只会创建一个实例

sync.Once

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var once sync.Once

type single struct {
}

var singleInstance *single

func getInstance() *single {
    if singleInstance == nil {
        once.Do(
            func() {
                fmt.Println("Creating single instance now.")
                singleInstance = &single{}
            })
    } else {
        fmt.Println("Single instance already created.")
    }

    return singleInstance
}

客户端

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {

    for i := 0; i < 30; i++ {
        go getInstance()
    }

    // Scanln is similar to Scan, but stops scanning at a newline and
    // after the final item there must be a newline or EOF.
    fmt.Scanln()
}

适用场景

如果程序中的某个类对于所有客户端只有一个可用的实例，可以使用单例模式

单例模式禁止通过除特殊构建方法以外的任何方式来创建自身类的对象。该方法可以创建一个新对象，但如果该对象已经被创建，则返回已有的对象。

如果你需要更加严格地控制全局变量，可以使用单例模式

单例模式与全局变量不同，它保证类只存在一个实例。除了单例类自己以外，无法通过任何方式替换缓存的实例

优缺点

优点

可以保证一个类只有一个实例
获得了一个指向该实例的全局访问节点
仅在首次请求单例对象时对其进行初始化

缺点

违反了_单一职责原则_。该模式同时解决了两个问题、
单例模式可能掩盖不良设计，比如程序各组件之间相互了解过多等
该模式在多线程环境下需要进行特殊处理，避免多个线程多次创建单例对象
单例的客户端代码单元测试可能会比较困难，因为许多测试框架以基于继承的方式创建模拟对象。由于单例类的构造函数是私有的，而且绝大部分语言无法重写静态方法，所以你需要想出仔细考虑模拟单例的方法。要么干脆不编写测试代码，或者不使用单例模式

与其他模式的关系

外观类通常可以转换为单例类，因为在大部分情况下一个外观对象就足够了
如果你能将对象的所有共享状态简化为一个享元对象，那么享元就和单例类似了。但这两个模式有两个根本性的不同
- 只会有一个单例实体，但是享元类可以有多个实体，各实体的内在状态也可以不同
- 单例对象可以是可变的。享元对象是不可变的
抽象工厂、生成器和原型都可以用单例来实现