go并發(fā)利器sync.Once使用示例詳解
1. 簡介
本文主要介紹 Go 語言中的 Once 并發(fā)原語,包括 Once 的基本使用方法、原理和注意事項,從而對 Once 的使用有基本的了解。
2. 基本使用
2.1 基本定義
sync.Once
是Go語言中的一個并發(fā)原語,用于保證某個函數(shù)只被執(zhí)行一次。Once
類型有一個Do
方法,該方法接收一個函數(shù)作為參數(shù),并在第一次調(diào)用時執(zhí)行該函數(shù)。如果Do
方法被多次調(diào)用,只有第一次調(diào)用會執(zhí)行傳入的函數(shù)。
2.2 使用方式
使用sync.Once
非常簡單,只需要創(chuàng)建一個Once
類型的變量,然后在需要保證函數(shù)只被執(zhí)行一次的地方調(diào)用其Do
方法即可。下面是一個簡單的例子:
var once sync.Once func initOperation() { // 這里執(zhí)行一些初始化操作,只會被執(zhí)行一次 } func main() { // 在程序啟動時執(zhí)行initOperation函數(shù),保證初始化只被執(zhí)行一次 once.Do(initOperation) // 后續(xù)代碼 }
2.3 使用例子
下面是一個簡單使用sync.Once
的例子,其中我們使用sync.Once
來保證全局變量config只會被初始化一次:
package main import ( "fmt" "sync" ) var ( config map[string]string once sync.Once ) func loadConfig() { // 模擬從配置文件中加載配置信息 fmt.Println("load config...") config = make(map[string]string) config["host"] = "127.0.0.1" config["port"] = "8080" } func GetConfig() map[string]string { once.Do(loadConfig) return config } func main() { // 第一次調(diào)用GetConfig會執(zhí)行l(wèi)oadConfig函數(shù),初始化config變量 fmt.Println(GetConfig()) // 第二次調(diào)用GetConfig不會執(zhí)行l(wèi)oadConfig函數(shù),直接返回已初始化的config變量 fmt.Println(GetConfig()) }
在這個例子中,我們定義了一個全局變量config
和一個sync.Once
類型的變量once
。在GetConfig
函數(shù)中,我們通過調(diào)用once.Do
方法來保證loadConfig
函數(shù)只會被執(zhí)行一次,從而保證config
變量只會被初始化一次。 運行上面的程序,輸出如下:
load config... map[host:127.0.0.1 port:8080] map[host:127.0.0.1 port:8080]
可以看到,GetConfig
函數(shù)在第一次調(diào)用時執(zhí)行了loadConfig
函數(shù),初始化了config
變量。在第二次調(diào)用時,loadConfig
函數(shù)不會被執(zhí)行,直接返回已經(jīng)初始化的config
變量。
3. 原理
下面是sync.Once
的具體實現(xiàn)如下:
type Once struct { done uint32 m Mutex } func (o *Once) Do(f func()) { // 判斷done標記位是否為0 if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 { // Outlined slow-path to allow inlining of the fast-path. o.doSlow(f) } } func (o *Once) doSlow(f func()) { // 加鎖 o.m.Lock() defer o.m.Unlock() // 執(zhí)行雙重檢查,再次判斷函數(shù)是否已經(jīng)執(zhí)行 if o.done == 0 { defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1) f() } }
sync.Once
的實現(xiàn)原理比較簡單,主要依賴于一個done
標志位和一個互斥鎖。當Do
方法被第一次調(diào)用時,會先原子地讀取done
標志位,如果該標志位為0,說明函數(shù)還沒有被執(zhí)行過,此時會加鎖并執(zhí)行傳入的函數(shù),并將done
標志位置為1,然后釋放鎖。如果標志位為1,說明函數(shù)已經(jīng)被執(zhí)行過了,直接返回。
4. 使用注意事項
4.1 不能將sync.Once作為函數(shù)局部變量
下面是一個簡單的例子,說明將 sync.Once
作為局部變量會導(dǎo)致的問題:
var config map[string]string func initConfig() { fmt.Println("initConfig called") config["1"] = "hello world" } func getConfig() map[string]string{ var once sync.Once once.Do(initCount) fmt.Println("getConfig called") } func main() { for i := 0; i < 10; i++ { go getConfig() } time.Sleep(time.Second) }
這里初始化函數(shù)會被多次調(diào)用,這與initConfig
方法只會執(zhí)行一次的預(yù)期不符。這是因為將 sync.Once
作為局部變量時,每次調(diào)用函數(shù)都會創(chuàng)建新的 sync.Once
實例,每個 sync.Once
實例都有自己的 done
標志,多個實例之間無法共享狀態(tài)。導(dǎo)致初始化函數(shù)會被多次調(diào)用。
如果將 sync.Once
作為全局變量或包級別變量,就可以避免這個問題。所以基于此,不能定義sync.Once
作為函數(shù)局部變量來使用。
4.2 不能在once.Do中再次調(diào)用once.Do
下面舉一個在once.Do
方法中再次調(diào)用once.Do
方法的例子:
package main import ( "fmt" "sync" ) func main() { var once sync.Once var onceBody func() onceBody = func() { fmt.Println("Only once") once.Do(onceBody) // 再次調(diào)用once.Do方法 } // 執(zhí)行once.Do方法 once.Do(onceBody) fmt.Println("done") }
在上述代碼中,當once.Do(onceBody)
第一次執(zhí)行時,會輸出"Only once",然后在執(zhí)行once.Do(onceBody)
時會發(fā)生死鎖,程序無法繼續(xù)執(zhí)行下去。
這是因為once.Do()
方法在執(zhí)行過程中會獲取互斥鎖,在方法內(nèi)再次調(diào)用once.Do()
方法,那么就會在獲取互斥鎖時出現(xiàn)死鎖。
因此,我們不能在once.Do方法中再次調(diào)用once.Do方法。
4.3 需要對傳入的函數(shù)進行錯誤處理
4.3.1 基本說明
一般情況下,如果傳入的函數(shù)不會出現(xiàn)錯誤,可以不進行錯誤處理。但是,如果傳入的函數(shù)可能出現(xiàn)錯誤,就必須對其進行錯誤處理,否則可能會導(dǎo)致程序崩潰或出現(xiàn)不可預(yù)料的錯誤。
因此,在編寫傳入Once的Do方法的函數(shù)時,需要考慮到錯誤處理問題,保證程序的健壯性和穩(wěn)定性。
4.3.2 未錯誤處理導(dǎo)致的問題
下面舉一個傳入的函數(shù)可能出現(xiàn)錯誤,但是沒有對其進行錯誤處理的例子:
import ( "fmt" "net" "sync" ) var ( initialized bool connection net.Conn initOnce sync.Once ) func initConnection() { connection, _ = net.Dial("tcp", "err_address") } func getConnection() net.Conn { initOnce.Do(initConnection) return connection } func main() { conn := getConnection() fmt.Println(conn) conn.Close() }
在上面例子中,其中initConnection
為傳入的函數(shù),用于建立TCP網(wǎng)絡(luò)連接,但是在sync.Once
中執(zhí)行該函數(shù)時,是有可能返回錯誤的,而這里并沒有進行錯誤處理,直接忽略掉錯誤。此時調(diào)用getConnection
方法,如果initConnection
報錯的話,獲取連接時會返回空連接,后續(xù)調(diào)用將會出現(xiàn)空指針異常。因此,如果傳入sync.Once
當中的函數(shù)可能發(fā)生異常,此時應(yīng)該需要對其進行處理。
4.3.3 處理方式
- 4.3.3.1 panic退出執(zhí)行
應(yīng)用程序第一次啟動時,此時調(diào)用sync.Once
來初始化一些資源,此時發(fā)生錯誤,同時初始化的資源是必須初始化的,可以考慮在出現(xiàn)錯誤的情況下,使用panic將程序退出,避免程序繼續(xù)執(zhí)行導(dǎo)致更大的問題。具體代碼示例如下:
import ( "fmt" "net" "sync" ) var ( connection net.Conn initOnce sync.Once ) func initConnection() { // 嘗試建立連接 connection, err = net.Dial("tcp", "err_address") if err != nil { panic("net.Dial error") } } func getConnection() net.Conn { initOnce.Do(initConnection) return connection }
如上,當initConnection方法報錯后,此時我們直接panic,退出整個程序的執(zhí)行。
- 4.3.3.2 修改
sync.Once
實現(xiàn),Do函數(shù)的語意修改為只成功執(zhí)行一次
在程序運行過程中,可以選擇記錄下日志或者返回錯誤碼,而不需要中斷程序的執(zhí)行。然后下次調(diào)用時再執(zhí)行初始化的邏輯。這里需要對sync.Once
進行改造,原本sync.Once
中Do函數(shù)的實現(xiàn)為執(zhí)行一次,這里將其修改為只成功執(zhí)行一次。具體使用方式需要根據(jù)具體業(yè)務(wù)場景來決定。下面是其中一個實現(xiàn):
type MyOnce struct { done int32 m sync.Mutex } func (o *MyOnce) Do(f func() error) { if atomic.LoadInt32(&o.done) == 0 { o.doSlow(f) } } func (o *MyOnce) doSlow(f func() error) { o.m.Lock() defer o.m.Unlock() if o.done == 0 { // 只有在函數(shù)調(diào)用不返回err時,才會設(shè)置done if err := f(); err == nil { atomic.StoreInt32(&o.done, 1) } } }
上述代碼中,增加了一個錯誤處理邏輯。當 f()
函數(shù)返回錯誤時,不會將 done
標記位置為 1,以便下次調(diào)用時可以重新執(zhí)行初始化邏輯。
需要注意的是,這種方式雖然可以解決初始化失敗后的問題,但可能會導(dǎo)致初始化函數(shù)被多次調(diào)用。因此,在編寫f()
函數(shù)時,需要考慮到這個問題,以避免出現(xiàn)不可預(yù)期的結(jié)果。
下面是一個簡單的例子,使用我們重新實現(xiàn)的Once,展示第一次初始化失敗時,第二次調(diào)用會重新執(zhí)行初始化邏輯,并成功初始化:
var ( hasCall bool conn net.Conn m MyOnce ) func initConn() (net.Conn, error) { fmt.Println("initConn...") // 第一次執(zhí)行,直接返回錯誤 if !hasCall { return nil, errors.New("init error") } // 第二次執(zhí)行,初始化成功,這里默認其成功 conn, _ = net.Dial("tcp", "baidu.com:80") return conn, nil } func GetConn() (net.Conn, error) { m.Do(func() error { var err error conn, err = initConn() if err != nil { return err } return nil }) // 第一次執(zhí)行之后,將hasCall設(shè)置為true,讓其執(zhí)行初始化邏輯 hasCall = true return conn, nil } func main() { // 第一次執(zhí)行初始化邏輯,失敗 GetConn() // 第二次執(zhí)行初始化邏輯,還是會執(zhí)行,此次執(zhí)行成功 GetConn() // 第二次執(zhí)行成功,第三次調(diào)用,將不會執(zhí)行初始化邏輯 GetConn() }
在這個例子中,第一次調(diào)用Do
方法初始化失敗了,done
標記位被設(shè)置為0。在第二次調(diào)用Do
方法時,由于done
標記位為0,會重新執(zhí)行初始化邏輯,這次初始化成功了,done
標記位被設(shè)置為1。第三次調(diào)用,由于之前Do
方法已經(jīng)執(zhí)行成功了,不會再執(zhí)行初始化邏輯。
5. 總結(jié)
本文旨在介紹Go語言中的Once并發(fā)原語,包括其基本使用、原理和注意事項,讓大家對Once有一個基本的了解。
首先,我們通過示例演示了Once的基本使用方法,并強調(diào)了其僅會執(zhí)行一次的特性。然后,我們解釋了Once僅執(zhí)行一次的原因,使讀者更好地理解Once的工作原理。最后,我們指出了使用Once時的一些注意事項,以避免誤用。
總之,本文全面地介紹了Go語言中的Once并發(fā)原語,使讀者能夠更好地理解和應(yīng)用它。
以上就是go并發(fā)利器sync.Once使用示例詳解的詳細內(nèi)容,更多關(guān)于go并發(fā)利器sync.Once的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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