單例模式的概念

單例模式很容易記住。就像名稱一樣，它只能提供對(duì)象的單一實(shí)例，保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問該實(shí)例的方法。

在第一次調(diào)用該實(shí)例時(shí)被創(chuàng)建，然后在應(yīng)用程序中需要使用該特定行為的所有部分之間重復(fù)使用。

單例模式結(jié)構(gòu)

單例模式的使用場(chǎng)景

你會(huì)在許多不同的情況下使用單例模式。比如：

• 當(dāng)你想使用同一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接來進(jìn)行每次查詢時(shí)
• 當(dāng)你打開一個(gè)安全 Shell（SSH）連接到一個(gè)服務(wù)器來做一些任務(wù)時(shí)。 而不想為每個(gè)任務(wù)重新打開連接
• 如果你需要限制對(duì)某些變量或空間的訪問，你可以使用一個(gè)單例作為 作為這個(gè)變量的門（在 Go 中使用通道可以很好地實(shí)現(xiàn)）
• 如果你需要限制對(duì)某些空間的調(diào)用數(shù)量，你可以創(chuàng)建一個(gè)單例實(shí)例使得這種調(diào)用只在可接受的窗口中進(jìn)行

單例模式還有跟多的用途，這里只是簡(jiǎn)單的舉出一些。

單例模式例子：特殊的計(jì)數(shù)器

我們可以寫一個(gè)計(jì)數(shù)器，它的功能是用于保存它在程序執(zhí)行期間被調(diào)用的次數(shù)。這個(gè)計(jì)數(shù)器的需要滿足的幾個(gè)要求：

• 當(dāng)之前沒有創(chuàng)建過計(jì)數(shù)器 count 時(shí)，將創(chuàng)建一個(gè)新的計(jì)數(shù)器 count = 0
• 如果已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)計(jì)數(shù)器，則返回此實(shí)例實(shí)際保存的 count 數(shù)
• 如果我們調(diào)用方法 AddOne 一次，計(jì)數(shù) count 必須增加 1

在這個(gè)場(chǎng)景下，我們需要有 3 個(gè)測(cè)試來堅(jiān)持我們的單元測(cè)試。

第一個(gè)單元測(cè)試

與 Java 或 C++ 這種面向?qū)ο笳Z言中不同，Go 實(shí)現(xiàn)單例模式?jīng)]有像靜態(tài)成員的東西（通過 static 修飾），但是可以通過包的范圍來提供一個(gè)類似的功能。

首先，我們要為單例對(duì)象編寫包的聲明：

package singleton

type Singleton struct {
	count int
}

var instance *Singleton

func init() {
	instance = &Singleton{}
}

func GetInstance() *Singleton {
	return nil
}

func (s *Singleton) AddOne() int {
	return 0
}

然后，我們通過編寫測(cè)試代碼來驗(yàn)證我們聲明的函數(shù)：

package singleton

import (
	"testing"
)

func TestGetInstance(t *testing.T) {
	count := GetInstance()

	if count == nil {

		t.Error("A new connection object must have been made")
	}

	expectedCounter := count

	currentCount := count.AddOne()
	if currentCount != 1 {
		t.Errorf("After calling for the first time to count, the count must be 1 but it is %d\n", currentCount)

	}

	count2 := GetInstance()
	if count2 != expectedCounter {
		t.Error("Singleton instances must be different")
	}

	currentCount = count2.AddOne()

	if currentCount != 2 {
		t.Errorf("After calling 'AddOne' using the second counter, the current count must be 2 but was %d\n", currentCount)
	}
}

第一個(gè)測(cè)試是檢查是顯而易見，但在復(fù)雜的應(yīng)用中，其重要性也不小。當(dāng)我們要求獲得一個(gè)計(jì)數(shù)器的實(shí)例時(shí)，我們實(shí)際上需要得到一個(gè)結(jié)果。

我們把對(duì)象的創(chuàng)建委托給一個(gè)未知的包，而這個(gè)對(duì)象在創(chuàng)建或檢索對(duì)象時(shí)可能失敗。我們還將當(dāng)前的計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)在變量 expectedCounter 中，以便以后進(jìn)行比較。即：

	currentCount := count.AddOne()
	if currentCount != 1 {
		t.Errorf("After calling for the first time to count, the count must be 1 but it is %d\n", currentCount)

	}

運(yùn)行上面的代碼：

$ go test -v -run=GetInstance .
=== RUN   TestGetInstance
    singleton_test.go:12: A new connection object must have been made
    singleton_test.go:19: After calling for the first time to count, the count must be 1 but it is 0
    singleton_test.go:31: After calling 'AddOne' using the second counter, the current count must be 2 but was 0
--- FAIL: TestGetInstance (0.00s)
FAIL
FAIL    github.com/yuzhoustayhungry/GoDesignPattern/singleton   0.412s
FAIL

單例模式實(shí)現(xiàn)

最后，我們必須實(shí)現(xiàn)單例模式。正如我們前面提到的，通常做法是寫一個(gè)靜態(tài)方法和實(shí)例來檢索單例模式實(shí)例。

在 Go 中，沒有 static 這個(gè)關(guān)鍵字，但是我們可以通過使用包的范圍來達(dá)到同樣的效果。

首先，我們創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)體，其中包含我們想要保證的對(duì)象 在程序執(zhí)行過程中成為單例的對(duì)象。

package singleton

type Singleton struct {
	count int
}

var instance *Singleton

func init() {
	instance = &Singleton{}
}

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

	return instance
}

func (s *Singleton) AddOne() int {
	s.count++
	return s.count
}

我們來分析一下這段代碼的差別，在 Java 或 C++ 語言中，變量實(shí)例會(huì)在程序開始時(shí)被初始化為 NULL。 但在 Go 中，你可以將結(jié)構(gòu)的指針初始化為 nil，但不能將一個(gè)結(jié)構(gòu)初始化為 nil （相當(dāng)于其他語言的 NULL）。

所以 var instance *singleton* 這一語句定義了一個(gè)指向結(jié)構(gòu)的指針為 nil ，而變量稱為 instance。

我們創(chuàng)建了一個(gè) GetInstance 方法，檢查實(shí)例是否已經(jīng)被初始化（instance == nil），并在已經(jīng)分配的空間中創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例 instance = new(singleton)。

Addone() 方法將獲取變量實(shí)例的計(jì)數(shù)，并逐個(gè)加 1，然后返回當(dāng)前計(jì)數(shù)器的值。

再一次運(yùn)行單元測(cè)試代碼：

$ go test -v -run=GetInstance .
=== RUN   TestGetInstance
--- PASS: TestGetInstance (0.00s)
PASS
ok      github.com/yuzhoustayhungry/GoDesignPattern/singleton   0.297s

單例模式優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

• 你可以保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例。
• 你獲得了一個(gè)指向該實(shí)例的全局訪問節(jié)點(diǎn)。
• 僅在首次請(qǐng)求單例對(duì)象時(shí)對(duì)其進(jìn)行初始化。

缺點(diǎn)：

• 違反了單一職責(zé)原則。 該模式同時(shí)解決了兩個(gè)問題。
• 單例模式可能掩蓋不良設(shè)計(jì)， 比如程序各組件之間相互了解過多等。
• 該模式在多線程環(huán)境下需要進(jìn)行特殊處理， 避免多個(gè)線程多次創(chuàng)建單例對(duì)象。
• 單例的客戶端代碼單元測(cè)試可能會(huì)比較困難， 因?yàn)樵S多測(cè)試框架以基于繼承的方式創(chuàng)建模擬對(duì)象。 由于單例類的構(gòu)造函數(shù)是私有的， 而且絕大部分語言無法重寫靜態(tài)方法， 所以你需要想出仔細(xì)考慮模擬單例的方法。 要么干脆不編寫測(cè)試代碼， 或者不使用單例模式。

以上就是詳解Go語言設(shè)計(jì)模式之單例模式的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Go語言 單例模式的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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