Golang单例模式实现方式对比

编程并不是一个机械性的工作，而是需要有思考，有创新的工作，语法是固定的，但解决问题的思路则是依靠人的思维，这就需要我们坚持学习和更新自己的知识。今天golang学习网就整理分享《Golang单例模式实现方法对比》，文章讲解的知识点主要包括，如果你对Golang方面的知识点感兴趣，就不要错过golang学习网，在这可以对大家的知识积累有所帮助，助力开发能力的提升。

应使用 sync.Once（或 Go 1.21+ 的 sync.OnceValue）实现单例，因其保证初始化仅一次、并发安全、语义清晰；直接用全局变量破坏封装且不安全，手动 sync.Mutex 易出竞态，且单例对象自身也需线程安全。

为什么不能直接用全局变量实现单例

全局变量看似最简单，但会破坏封装性，且无法控制初始化时机和并发安全。比如直接声明 var instance *Singleton，在包加载时就分配内存，但实际对象可能还没被创建；更严重的是，多个 goroutine 同时调用 NewSingleton() 时，可能产生多个实例。

sync.Once 是最常用且推荐的方式

sync.Once 保证函数只执行一次，天然适合单例初始化。它内部用原子操作+互斥锁实现，性能好、语义清晰、无竞态风险。

• 必须把实例指针声明为包级私有变量（如 var instance *singleton），避免外部直接构造
• sync.Once 要定义为包级变量，否则每次调用都新建一个，失去“once”意义
• 初始化函数里不要做耗时操作（如网络请求、大文件读取），否则会阻塞所有后续调用

package singleton

import "sync"

type singleton struct {
    data string
}

var (
    instance *singleton
    once     sync.Once
)

func GetInstance() *singleton {
    once.Do(func() {
        instance = &singleton{data: "initialized"}
    })
    return instance
}

使用 sync.Mutex 实现的常见错误写法

手动加锁看似可控，但极易写出有问题的版本。典型错误是：在锁外判断 instance == nil，再加锁初始化——这存在竞态窗口（check-then-act 问题）。

• 正确做法是：加锁后再次检查 instance == nil（双重检查锁定，Double-Checked Locking）
• 但 Go 中由于内存模型和编译器优化，不加 sync/atomic 或显式屏障，仍可能出问题；sync.Once 已帮你处理了这些细节
• 除非有特殊需求（如需要延迟初始化失败时重试），否则没必要手写 sync.Mutex 版本

Go 1.21+ 可用 lazy.Tee 配合 sync.Once 简化初始化逻辑

如果单例依赖复杂初始化（如从配置加载、连接数据库），可以把初始化逻辑封装成一个函数，用 lazy.Tee 延迟执行并捕获错误。但注意：lazy.Tee 本身不解决并发安全，仍需配合 sync.Once 或 sync.OnceValue（Go 1.21 新增）。

• sync.OnceValue 是 sync.Once 的泛型增强版，返回值可带 error，更适合带错误处理的单例
• 若项目已升级到 Go 1.21+，优先用 sync.OnceValue[(*singleton, error)] 替代手写错误处理逻辑
• 旧版本中，常见做法是把 error 存到包级变量，或 panic（不推荐生产环境）

package singleton

import (
    "sync"
)

type singleton struct{ data string }

var (
    instance *singleton
    once     sync.Once
    initErr  error
)

func GetInstance() (*singleton, error) {
    once.Do(func() {
        // 模拟可能失败的初始化
        instance, initErr = newSingleton()
    })
    return instance, initErr
}

func newSingleton() (*singleton, error) {
    return &singleton{data: "ok"}, nil
}

真正容易被忽略的是：单例对象自身的线程安全性。即使 GetInstance() 并发安全，如果 *singleton 的方法修改了内部状态，且没加锁或没设计成不可变，那它就不是“安全单例”。这点比怎么获取实例更关键。

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