詳解Go語(yǔ)言設(shè)計(jì)模式之單例模式

第詳解Go語(yǔ)言設(shè)計(jì)模式之單例模式目錄單例模式的概念單例模式結(jié)構(gòu)單例模式的使用場(chǎng)景單例模式例子：特殊的計(jì)數(shù)器第一個(gè)單元測(cè)試單例模式實(shí)現(xiàn)單例模式優(yōu)缺點(diǎn)

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(kù)連接來(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(yǔ)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(guò)static修飾），但是可以通過(guò)包的范圍來(lái)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：

packagesingleton

typeSingletonstruct{

countint

varinstance*Singleton

funcinit(){

instance=Singleton{}

funcGetInstance()*Singleton{

returnnil

func(s*Singleton)AddOne()int{

return0

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

packagesingleton

import(

"testing"

funcTestGetInstance(t*testing.T){

count:=GetInstance()

ifcount==nil{

t.Error("Anewconnectionobjectmusthavebeenmade")

expectedCounter:=count

currentCount:=count.AddOne()

ifcurrentCount!=1{

t.Errorf("Aftercallingforthefirsttimetocount,thecountmustbe1butitis%d\n",currentCount)

count2:=GetInstance()

ifcount2!=expectedCounter{

t.Error("Singletoninstancesmustbedifferent")

currentCount=count2.AddOne()

ifcurrentCount!=2{

t.Errorf("Aftercalling'AddOne'usingthesecondcounter,thecurrentcountmustbe2butwas%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()

ifcurrentCount!=1{

t.Errorf("Aftercallingforthefirsttimetocount,thecountmustbe1butitis%d\n",currentCount)

}

運(yùn)行上面的代碼：

$gotest-v-run=GetInstance.

===RUNTestGetInstance

singleton_test.go:12:Anewconnectionobjectmusthavebeenmade

singleton_test.go:19:Aftercallingforthefirsttimetocount,thecountmustbe1butitis0

singleton_test.go:31:Aftercalling'AddOne'usingthesecondcounter,thecurrentcountmustbe2butwas0

---FAIL:TestGetInstance(0.00s)

FAIL/yuzhoustayhungry/GoDesignPattern/singleton0.412s

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(lái)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(guò)使用包的范圍來(lái)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(guò)程中成為單例的對(duì)象。

packagesingleton

typeSingletonstruct{

countint

varinstance*Singleton

funcinit(){

instance=Singleton{}

funcGetInstance()*Singleton{

ifinstance==nil{

instance=new(Singleton)

returninstance

func(s*Singleton)AddOne()int{

s.count++

returns.count

}

我們來(lái)分析一下這段代碼的差別，在Java或C++語(yǔ)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(yǔ)言的NULL）。

所以varinstance*singleton*這一語(yǔ)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：

$gotest-v-run=GetInstance.

===RUNTestGetInstance

---PASS:TestGetInstance(0.00s)

ok/yuzhoustayhungry/GoDesignPattern/singleton0.297s

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(guò)多等。該模式在多線程環(huán)境下需要進(jìn)行特殊