面试题：Go中sync.Once的基本原理及应用场景

Question

请简述Go语言中sync.Once的基本原理，并举例说明它在实际项目中的常见应用场景。

Answer 1

sync.Once基本原理

sync.Once 内部使用一个 done 标志位和一个互斥锁 mu 来实现只执行一次操作的功能。

1. 标志位：done 是一个无符号整型变量，用于标记初始化操作是否已经完成。
2. 互斥锁：mu 是一个互斥锁，用于在多线程环境下保证 done 标志位的读写安全。
3. 执行逻辑：当第一次调用 Once.Do(f) 时，mu 锁被获取，检查 done 标志位，如果 done 为 0，表示尚未执行过初始化操作，此时执行传入的函数 f，并将 done 设置为 1。后续再调用 Once.Do(f) 时，由于 done 已经为 1，直接返回，不再执行 f。

常见应用场景举例

1. 单例模式：在Go语言中实现单例模式非常方便。例如：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type Singleton struct {
    Data string
}

var instance *Singleton
var once sync.Once

func GetInstance() *Singleton {
    once.Do(func() {
        instance = &Singleton{
            Data: "Initial data",
        }
    })
    return instance
}

在上述代码中，无论多少个 goroutine 同时调用 GetInstance 函数，instance 只会被初始化一次。 2. 初始化资源：在应用启动时，可能需要初始化一些共享资源，如数据库连接池、配置文件加载等，只需要执行一次。例如：

package main

import (
    "database/sql"
    "fmt"
    "sync"

    _ "github.com/go-sql-driver/mysql"
)

var db *sql.DB
var once sync.Once

func InitDB() {
    var err error
    db, err = sql.Open("mysql", "user:password@tcp(127.0.0.1:3306)/test")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
}

func GetDB() *sql.DB {
    once.Do(InitDB)
    return db
}

在这个例子中，InitDB 函数用于初始化数据库连接，GetDB 函数通过 once.Do 确保 InitDB 只被调用一次，避免重复初始化数据库连接。