深度解析Golang sync.Once源码

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了深度解析Golang sync.Once源码相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

目录

  • 什么是sync.Once
  • 如何使用sync.Once
  • 源码分析
文章始发于公众号【迈莫coding】https://mp.weixin.qq.com/s/b89PmljELaPaVuLw-YIQKg

什么是sync.Once

Once 可以用来执行且仅仅执行一次动作,常常用于单例对象的初始化场景。

Once 常常用来初始化单例资源,或者并发访问只需初始化一次的共享资源,或者在测试的时候初始化一次测试资源。

sync.Once 只暴露了一个方法 Do,你可以多次调用 Do 方法,但是只有第一次调用 Do 方法时 f 参数才会执行,这里的 f 是一个无参数无返回值的函数。

如何使用sync.Once

就拿我负责的一个项目来说,因为项目的配置是挂在第三方平台上,所以在项目启动时需要获取资源配置,因为需要一个方法来保证配置仅此只获取一次,因此,我们考虑使用 sync.Once 来获取资源。这样的话,可以防止在其他地方调用获取资源方法,该方法仅此执行一次。

下面我简单写个Demo来演示一个sync.Once如何使用

package main
import (
   "fmt"
   "sync"
)
var once sync.Once
var con string
func main() {
   once.Do(func() {
      con = "hello Test once.Do"
   })
   fmt.Println(con)
}

代码说明:

代码的话比较简单,就是通过调用Do方法,采用闭包方式,将字符串("hello Test once.Do")赋值给con,进而打印出值,这就是 sync.Once 的使用,比较容易上手。

但我们用一个方法或者框架时,如果不对其了如指掌,总有点不太靠谱,感觉心里不踏实。为此,我们来聊一聊 sync.Once 的源码实现,让他无处可遁。

源码分析

接下来分析 sync.Do 究竟是如何实现的,它存储在包sync下 once.go 文件中,源代码如下:

// sync/once.go

type Once struct {
   done uint32 // 初始值为0表示还未执行过,1表示已经执行过
   m    Mutex 
}
func (o *Once) Do(f func()) {
   // 判断done是否为0,若为0,表示未执行过,调用doSlow()方法初始化
   if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
      // Outlined slow-path to allow inlining of the fast-path.
      o.doSlow(f)
   }
}

// 加载资源
func (o *Once) doSlow(f func()) {
   o.m.Lock()
   defer o.m.Unlock()
   // 采用双重检测机制 加锁判断done是否为零
   if o.done == 0 {
      // 执行完f()函数后,将done值设置为1
      defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
      // 执行传入的f()函数
      f()
   }
}

接下来会分为两大部分进行分析,第一部分为 Once 的结构体组成结构,第二部分为 Do 函数的实现原理,我会在代码上加上注释,保证用心阅读完都有收获。

结构体

type Once struct {
   done uint32 // 初始值为0表示还未执行过,1表示已经执行过
   m    Mutex 
}

首先定义一个struct结构体 Once ,里面存储两个成员变量,分别为 done 和 m 。

done成员变量

  • 1表示资源未初始化,需要进一步初始化
  • 0表示资源已初始化,无需初始化,直接返回即可

m成员变量

  • 为了防止多个goroutine调用 doSlow() 初始化资源时,造成资源多次初始化,因此采用 Mutex 锁机制来保证有且仅初始化一次

Do

func (o *Once) Do(f func()) {
   // 判断done是否为0,若为0,表示未执行过,调用doSlow()方法初始化
   if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
      // Outlined slow-path to allow inlining of the fast-path.
      o.doSlow(f)
   }
}

// 加载资源
func (o *Once) doSlow(f func()) {
   o.m.Lock()
   defer o.m.Unlock()
   // 采用双重检测机制 加锁判断done是否为零
   if o.done == 0 {
      // 执行完f()函数后,将done值设置为1
      defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
      // 执行传入的f()函数
      f()
   }

调用 Do 函数时,首先判断done值是否为0,若为1,表示传入的匿名函数 f() 已执行过,无需再次执行;若为0,表示传入的匿名函数 f() 还未执行过,则调用 doSlow() 函数进行初始化。

在 doSlow() 函数中,若并发的goroutine进入该函数中,为了保证仅有一个goroutine执行 f() 匿名函数。为此,需要加互斥锁保证只有一个goroutine进行初始化,同时采用了双检查的机制(double-checking),再次判断 o.done 是否为 0,如果为 0,则是第一次执行,执行完毕后,就将 o.done 设置为 1,然后释放锁。

即使此时有多个 goroutine 同时进入了 doSlow 方法,因为双检查的机制,后续的 goroutine 会看到 o.done 的值为 1,也不会再次执行 f。

这样既保证了并发的 goroutine 会等待 f 完成,而且还不会多次执行 f。

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以上是关于深度解析Golang sync.Once源码的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

「Golang」sync.Once用法以及源码讲解

Golang package sync 剖析: sync.Once

Go 源码分析:sync.Once

Go语言基础-sync包

sync.Once 的前世今生

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