Golang單例模式

一、Golang單例模式實現

單例模式是一種常見的設計模式，它保證在整個程序中只會有一個實例對象被創建和使用。在某些情況下，只需要一個對象，例如在配置信息中心。在Golang中，實現單例模式需要考慮Golang的並發特性。

下面是一個常見的經典實現，使用懶惰初始化的方法來確保只會實例化一次實例對象。

type Singleton struct {
}

var instance *Singleton

func GetInstance() *Singleton {
    once.Do(func() {
        instance = &Singleton{}
    })
    return instance
}

var once sync.Once

在這個實現中，Golang標準庫提供了一個sync.Once類型來確保初始化動作只執行一次。在GetInstance()方法中，我們首先判斷實例對象是否已經被創建，如果沒有，那麼就使用once.Do()方法創建一個實例。

二、Golang工廠模式

Golang工廠模式是一種創建型的設計模式，它定義了一個對象創建的介面，但是讓子類決定實例化哪個類。這種方式可以避免暴露對象創建的具體實現邏輯。

下面是一個簡單的Golang工廠模式實現，它使用GetAnimal()方法來根據輸入的動物名創建對應的動物對象。

type Animal interface {
    Speak() string
}

type Dog struct{}

func (d Dog) Speak() string {
    return "Woof!"
}

type Cat struct{}

func (c Cat) Speak() string {
    return "Meow!"
}

func GetAnimal(animalType string) Animal {
    switch animalType {
    case "dog":
        return Dog{}
    case "cat":
        return Cat{}
    default:
        return nil
    }
}

在這個實現中，我們定義了一個Animal介面和兩個實現類：Dog和Cat。GetAnimal()方法根據輸入的字元串來返回對應的動物對象。

三、Go單例模式

Go單例模式是一種用於解決資源競爭問題的實現方式。如果多個協程同時訪問某個變數，會出現資源訪問衝突的問題。Go單例模式通過使用channel來限制只有一個協程在任何時刻訪問共享資源。

下面是一個簡單的Go單例模式實現，其中使用了無緩衝的channel來同步協程之間的訪問。

type Singleton struct{}

var once sync.Once
var instance *Singleton
var ch = make(chan int, 1)

func GetInstance() *Singleton {
    if instance == nil {
        ch <- 1
        defer func() { <-ch }()
        once.Do(func() {
            instance = &Singleton{}
        })
    }
    return instance
}

在這個實現中，我們定義了一個無緩衝的channel來控制多個協程之間的訪問。在GetInstance()方法中，我們首先將ch的一個元素壓入隊列中，然後在函數退出時將其出隊。這樣，可以確保在任何時刻只有一個協程能夠訪問代碼塊中的內容。

四、Golang設計模式

設計模式是一種解決軟體工程中常見問題的經驗總結，它幫助開發者對程序進行架構和設計，提高軟體的可維護性、可擴展性和可重用性。Golang支持大多數常見的設計模式。

下面是一些常見的Golang設計模式：

1. 觀察者模式

觀察者模式定義了對象之間的一種依賴關係，當被觀察對象狀態發生變化時，所有依賴於它的觀察者都將得到通知。在Golang中，可以使用channel來實現觀察者模式。

type Observer interface {
    Update(int)
}

type Subject struct {
    observers []Observer
}

func (s *Subject) Attach(o Observer) {
    s.observers = append(s.observers, o)
}

func (s *Subject) Notify(val int) {
    for _, observer := range s.observers {
        observer.Update(val)
    }
}

type ConcreteObserver struct{}

func (c *ConcreteObserver) Update(val int) {
    fmt.Printf("Received update with value %v\n", val)
}

func runObserverPattern() {
    subj := &Subject{observers: []Observer{&ConcreteObserver{}}}
    subj.Notify(10)
}

2. 策略模式

策略模式定義了一系列演算法，將每個演算法封裝為一個單獨的類，並讓它們可以互換。這種設計模式可以使演算法獨立於使用它的客戶端而變化。

type Strategy interface {
    Execute()
}

type ConcreteStrategy1 struct{}

func (s1 *ConcreteStrategy1) Execute() {
    fmt.Println("Executing Concrete Strategy 1...")
}

type ConcreteStrategy2 struct{}

func (s2 *ConcreteStrategy2) Execute() {
    fmt.Println("Executing Concrete Strategy 2...")
}

type Context struct {
    strategy Strategy
}

func (c *Context) SetStrategy(strategy Strategy) {
    c.strategy = strategy
}

func (c *Context) Execute() {
    c.strategy.Execute()
}

func runStrategyPattern() {
    c := &Context{}
    c.SetStrategy(&ConcreteStrategy1{})
    c.Execute()

    c.SetStrategy(&ConcreteStrategy2{})
    c.Execute()
}

3. 訪問者模式

訪問者模式是一種行為型模式，它將某些演算法封裝到類中。在Golang中，訪問者模式通常使用函數代替類來實現。

type Element interface {
    Accept(Visitor)
}

type ConcreteElement1 struct{}

func (e1 *ConcreteElement1) Accept(v Visitor) {
    v.VisitConcreteElement1(e1)
}

type ConcreteElement2 struct{}

func (e2 *ConcreteElement2) Accept(v Visitor) {
    v.VisitConcreteElement2(e2)
}

type Visitor interface {
    VisitConcreteElement1(*ConcreteElement1)
    VisitConcreteElement2(*ConcreteElement2)
}

type ConcreteVisitor struct{}

func (c *ConcreteVisitor) VisitConcreteElement1(e1 *ConcreteElement1) {
    fmt.Println("Visiting Concrete Element 1 by Concrete Visitor...")
}

func (c *ConcreteVisitor) VisitConcreteElement2(e2 *ConcreteElement2) {
    fmt.Println("Visiting Concrete Element 2 by Concrete Visitor...")
}

func runVisitorPattern() {
    elements := []Element{&ConcreteElement1{}, &ConcreteElement2{}}
    v := &ConcreteVisitor{}
    for _, el := range elements {
        el.Accept(v)
    }
}

4. ACM模式

ACM（Active Class Middleware）模式是一種以類為中心的分散式體系結構模式。在ACM模式中，運行時環境中有許多對象扮演不同的角色，這些對象在運行過程中相互作用，以實現分散式系統的功能。

在Golang中，可以通過使用GRPC實現ACM模式。

下面是一個簡單的GRPC示例：

// server
type GreeterServer struct{}

func (s *GreeterServer) SayHello(ctx context.Context, in *pb.HelloRequest) (*pb.HelloReply, error) {
    return &pb.HelloReply{Message: "Hello " + in.GetName()}, nil
}

func main() {
    lis, err := net.Listen("tcp", fmt.Sprintf(":%d", 50051))
    if err != nil {
        log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
    }
    s := grpc.NewServer()
    pb.RegisterGreeterServer(s, &GreeterServer{})
    if err := s.Serve(lis); err != nil {
        log.Fatalf("failed to serve: %v", err)
    }
}

// client
func main() {
    conn, err := grpc.Dial("localhost:50051", grpc.WithInsecure())
    if err != nil {
        log.Fatalf("did not connect: %v", err)
    }
    defer conn.Close()
    c := pb.NewGreeterClient(conn)
    r, err := c.SayHello(context.Background(), &pb.HelloRequest{Name: "World"})
    if err != nil {
        log.Fatalf("could not greet: %v", err)
    }
    log.Printf("Greeting: %s", r.GetMessage())
}

五、總結

Golang單例模式是一種常見的設計模式，它保證在整個程序中只會有一個實例對象被創建和使用。在Golang中，實現單例模式需要考慮Golang的並發特性。此外，Golang還支持許多其他常見的設計模式，例如工廠模式、觀察者模式、策略模式、訪問者模式和ACM模式。