面试题：Go 中 sync.Once 实现单例模式的原理

sync.Once 实现单例模式原理

sync.Once 结构体：
- 在 Go 语言中，sync.Once 结构体定义如下：
```
type Once struct {
    done uint32
    m    Mutex
}
```
- done 字段：
  - 类型为 uint32，用于标记初始化是否已经完成。当 done 为 0 时，表示尚未初始化；当 done 为非 0 值时，表示已经完成初始化。这个字段使用原子操作来保证在多 goroutine 环境下的正确读写。
- m 字段：
  - 类型为 Mutex，即互斥锁。它的作用是在初始化操作时进行同步，避免多个 goroutine 同时执行初始化代码。
初始化过程：
- sync.Once 主要通过 Do 方法来实现单例初始化，Do 方法的定义如下：
```
func (o *Once) Do(f func()) {
    if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
        o.doSlow(f)
    }
}
```
- 首先通过 atomic.LoadUint32 原子操作检查 done 字段，如果 done 已经非 0，说明初始化已经完成，直接返回，不再执行初始化函数 f。
- 如果 done 为 0，调用 doSlow 方法：
```
func (o *Once) doSlow(f func()) {
    o.m.Lock()
    defer o.m.Unlock()
    if o.done == 0 {
        defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
        f()
    }
}
```
- 在 doSlow 方法中，首先获取互斥锁 m，这样可以保证同一时间只有一个 goroutine 能进入后续的初始化检查和执行。
- 再次检查 done 字段（双重检查锁定机制），这是因为在获取锁之前可能有其他 goroutine 已经完成了初始化。
- 如果 done 仍为 0，执行初始化函数 f，并在初始化完成后通过 atomic.StoreUint32 原子操作将 done 设置为 1，表示初始化完成。
多 goroutine 环境下单例唯一性保证：
- 原子操作：done 字段使用原子操作 atomic.LoadUint32 和 atomic.StoreUint32 来读取和设置，这样可以保证在多 goroutine 并发环境下，对 done 字段的读写操作是线程安全的，不会出现数据竞争导致的错误判断。
- 互斥锁：在初始化过程中，通过互斥锁 m 来保证同一时间只有一个 goroutine 能够执行初始化函数 f。即使多个 goroutine 同时进入 Do 方法且都发现 done 为 0，由于互斥锁的存在，只有一个 goroutine 能真正执行 f，其他 goroutine 在获取锁时会被阻塞，待初始化完成后，其他 goroutine 再次检查 done 字段就会发现已经初始化完成，从而直接返回，确保了单例的唯一性。

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面试题：Go 中 sync.Once 实现单例模式的原理

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sync.Once 实现单例模式原理