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用 sync.Once 实现线程安全的延迟初始化

冰川箭仙

冰川箭仙

发布时间:2026-02-08 11:26:02

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来源于php中文网

原创

sync.Once.Do 通过 uint32 状态字段和原子操作确保函数只执行一次,首次调用者执行,其余自旋等待;若函数 panic,Once 认为已执行完毕,不重试;需在闭包内完成全部初始化,避免捕获外部变量。

用 sync.once 实现线程安全的延迟初始化

sync.Once.Do 为什么能保证只执行一次

sync.Once.Do 内部用一个 uint32 状态字段 + 原子操作控制执行流程,不是靠锁阻塞所有 goroutine,而是让首次调用者真正执行函数,其余并发调用者自旋等待直到完成。这意味着即使 100 个 goroutine 同时调用 Do,也只会触发一次初始化逻辑。

注意:它不保证“立即返回”,只保证“最终只执行一次”;被包装的函数若 panic,sync.Once 会认为已执行完毕(不会重试),后续调用直接返回——这点常被忽略。

典型误用:把 newDB 或 newCache 写在 Do 参数里

常见错误是把构造逻辑直接写进 Do 的闭包中,却没意识到闭包捕获变量可能导致非预期行为:

// ❌ 错误:db 可能为 nil,且每次调用都新建 *sql.DB 实例(但只保留最后一次赋值)
var db *sql.DB
once.Do(func() {
    db = newDB() // newDB() 每次都执行,只是结果被覆盖
})

正确做法是把初始化逻辑完全封装在闭包内,并确保副作用只发生一次:

// ✅ 正确:newDB() 仅执行一次,db 被安全赋值
var db *sql.DB
once.Do(func() {
    db = newDB() // 这行只运行一次
})
  • 不要在 Do 外声明变量再赋值,而应在闭包内完成全部初始化和赋值
  • 避免闭包引用外部可变变量(如循环变量 i),否则可能捕获到错误值
  • 如果初始化需要返回多个值(如 conn, err),建议用全局变量或结构体字段接收,不要依赖闭包外的临时变量

与 init 函数、sync.Once 的适用边界对比

init 在包加载时执行,无法按需延迟;sync.Once 是运行时按第一次调用才触发,适合依赖配置、环境变量或网络资源的场景。

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  • 需要读取 os.Getenv("DB_URL") 才连接数据库?→ 必须用 sync.Once
  • 初始化涉及 HTTP client 或 gRPC conn,且可能失败需重试?→ sync.Once 不重试,得自己在外层加错误处理和重试逻辑
  • 纯内存结构(如 map、slice)预分配?→ init 更轻量,无需并发控制
  • 多个初始化步骤有依赖顺序(如先连 DB 再建 cache)?→ 用一个 sync.Once 包裹整个流程,别拆成多个

Once 实例该定义成全局变量还是结构体字段

绝大多数情况应该定义为**包级全局变量**,比如 var once sync.Once。定义在结构体里只有在以下情况才合理:

  • 每个 struct 实例需要独立的一次性初始化(如 per-connection 的 TLS config 缓存)
  • 结构体本身生命周期明确,且初始化逻辑强绑定该实例(例如某个 worker 初始化其专属的 channel buffer)

反例:把 sync.Once 放在 HTTP handler 结构体里,却在每个请求中调用 Do——这等于每个请求都 new 一个 Once,完全失去意义。

容易被忽略的是:Once 不可复制。如果结构体包含 sync.Once 字段,该结构体不能被赋值或作为 map value 直接存储(会触发 panic)。必须用指针传递或确保只取地址使用。

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