解释一下Golang中的sync.Once？

八股文_Go机制 1 117

参考回答

在 Golang 中，sync.Once 是一个用来确保某段代码只执行一次的工具，常用于初始化操作。无论有多少个协程调用 sync.Once 的 Do 方法，传入的函数都只会被执行一次。

使用场景

单例模式：确保某些初始化逻辑在多线程环境下只执行一次。
延迟初始化：只在需要时初始化资源。
资源或服务的全局初始化：如数据库连接池等。

基本使用示例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var once sync.Once

    initFunc := func() {
        fmt.Println("Initialization logic executed")
    }

    // 多个协程调用 Do 方法
    for i := 0; i < 3; i++ {
        go func() {
            once.Do(initFunc)
        }()
    }

    // 等待所有协程完成（主协程阻塞一会儿以观察效果）
    fmt.Scanln()
}

运行结果：
无论多少个协程调用 Do 方法，"Initialization logic executed" 只会打印一次。

详细讲解与拓展

1. `sync.Once` 的工作原理

sync.Once 通过内部的布尔值和互斥锁来确保线程安全。
在多协程环境下，Do 方法会检查是否已经执行过，如果没有，则调用传入的函数，并标记为已执行。
内部主要依赖 atomic 和 sync 的特性，避免重复初始化。

2. 常见应用场景

单例模式：
在某些场景下，可能需要一个全局唯一的实例，比如配置加载、日志初始化等。

package main

import (
  "fmt"
  "sync"
)

var instance *Config
var once sync.Once

type Config struct {
  Name string
}

func GetInstance() *Config {
  once.Do(func() {
      fmt.Println("Initializing Config instance")
      instance = &Config{Name: "AppConfig"}
  })
  return instance
}

func main() {
  config1 := GetInstance()
  config2 := GetInstance()
  fmt.Println(config1 == config2) // 输出: true
}

延迟初始化：
当某些资源只有在需要时才初始化时，可结合 sync.Once 延迟加载：

package main

import (
  "fmt"
  "sync"
)

var dbConnection string
var once sync.Once

func connectToDatabase() {
  fmt.Println("Connecting to database...")
  dbConnection = "Connected"
}

func getDatabaseConnection() string {
  once.Do(connectToDatabase)
  return dbConnection
}

func main() {
  fmt.Println(getDatabaseConnection()) // 首次调用触发初始化
  fmt.Println(getDatabaseConnection()) // 再次调用直接返回结果
}

3. 与其他并发工具的对比

sync.Once vs sync.Mutex：
- sync.Mutex 需要开发者自己管理是否加锁解锁，适合频繁进入和退出的场景。
- sync.Once 自动保证只执行一次，适合单次初始化。
sync.Once vs init 函数：
- init 函数在包加载时自动调用，但只适用于全局静态初始化。
- sync.Once 更灵活，可以按需延迟执行。

4. 使用注意事项

不可重用：一个 sync.Once 实例只能确保某个操作执行一次，不能重复使用。
传入函数必须非阻塞：如果传入的函数阻塞，会导致后续调用的协程被永久阻塞。

总结

sync.Once 是一个线程安全的工具，用于确保某段代码在多协程环境下只执行一次。
常用于初始化逻辑，比如单例模式、全局资源初始化、延迟加载等。
和 sync.Mutex 不同，sync.Once 不需要显式管理锁状态，开发者只需调用 Do 方法即可。
使用时注意传入的函数不能阻塞，否则会影响其他协程的执行。

熟练使用 sync.Once，可以简化代码结构，提升多线程程序的安全性和可维护性。