写给新手的 Go 开发指南

时间  2019-11-30
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转眼加入蚂蚁已经三个多月，这期间主要维护一 Go 写的服务器。虽然用的时间不算长，但仍是积累了一些心得体会，这里总结概括一下，供想尝试 Go 的同窗参考。
本文会依次介绍 Go 的设计理念、开发环境、语言特性。本文在谈及语言特性的时也会讨论一些 Go 的不足之处，旨在给读者提供一个全面的视角。html

简介

通常来讲，编程语言都会有一个 slogan 来表示它们的特色。好比提到 Clojure，通常会想到这么几个词汇：lisp on JVM、immutable、persistent；Java 的话我能想到的是企业级开发、中规中矩。对于 Go ，官网介绍到：java

Go is an open source programming language that makes it easy to build simple, reliable, and efficient software.git

提取几个关键词：open（开放）、simple（简洁）、reliable（可靠）、efficient（高效）。这也能够说是它的设计目标。除了上面这些口号外，初学者还须要知道 Go 是一门命令式的静态语言（是指在编译时检查变量类型是否匹配），与 Java 属于同一类别。github

Imperative Functional
Dynamic Python/Ruby/Javascript Lisp/Scheme/Clojure
Static Java/C++/Rust/Go OCaml/Scala/Haskell

因为 Hello World 太简洁，不具有展现 Go 的特色，因此下面展现一段访问 httpbin，打印 response 的完整代码。golang

package main

import (
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "net/http"
)

func main() {
    // http://httpbin.org/#/Anything/get_anything
    r, err := http.Get("http://httpbin.org/anything?hello=world")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    defer r.Body.Close()

    body, err := ioutil.ReadAll(r.Body)
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Printf("body = %s\n", string(body))
}

上面的代码片断包括了 Go 的主要组成：包的声明与引用、函数定义、错误处理、流程控制、defer。算法

开发环境

经过上面的代码片断，能够看出 Go 语言 simple（简洁）的特色，因此找一个最熟悉的文本编辑器，通常经过配置插件，均可以达到快速开发的目的。好久以前我就已经把全部文本编辑放到 Emacs 上，这里介绍下个人配置。编程

除了 go-mode 这个 major mode，为了配置像 源码跳转、API 自动补全、查看函数文档等现代 IDE 必备功能，须要安装如下命令c#

go get -u github.com/rogpeppe/godef
go get -u github.com/stamblerre/gocode # for go-eldoc/company-go
go get -u golang.org/x/tools/cmd/goimports
go get -u github.com/kisielk/errcheck
go get -u github.com/lukehoban/go-outline # for go-imenu

而后再按照 setup-go.el 里的配置，就拥有了一个功能完备的开发环境。api

Emacs Go 开发环境

不像 Java 语言须要运行时，Go 支持直接将整个项目 build 成一个二进制文件，方便部署，而支持交叉编译，不过在开发时，直接 go run XXX.go 更为便利，截止到 Go 1.12，还不支持 REPL，官方有提供在线版的 Playground 供分享、调试代码。数组

我我的的习惯是建一个 go-app 项目，每一个要测试的逻辑放到一个 test 里面去，这样就可使用 go test -v -run XXX 来运行。之因此不选用 go run，是由于一个目录下只容许有一个 main 的 package，多个 IDE 会提示错误。

数据类型

通常编程语言，数据类型分为基本的与复杂的两类。
基本的通常比较简单，表示一个值，Go 里面就有 string, bool, int8, int32(rune), int64, float32, float64, byte(uint8) 等基本类型
复杂类型通常表示多个值或具备某些高级用法，Go 里面有：

  • pointer Go 里只支持取地址 & 与间接访问 * 操做符，不支持对指针进行算术操做
  • struct 相似于 C 语言里面的 struct，Java 里面的对象
  • function 函数在 Go 里是一等成员
  • array 大小固定的数组
  • slice 动态的数组
  • map 哈希表
  • chan 用于在多个 goroutine 内通讯
  • interface 相似于 Java 里面的接口，可是与 Java 里的用法不同

下面将重点介绍 Go 里特有或用途最广的数据类型。

struct/interface

Go 里面的 struct 相似于 Java 里面的 Object，可是并无继承，仅仅是对数据的一层包装（抽象）。相对于其余复杂类型，struct 是值类型，也就是说做为函数参数或返回值时，会拷贝一份值，值类型分配在 stack 上，与之相对的引用类型，分配在 heap 上。
初学者通常会有这样的误区，认为传值比传引用要慢，实则否则，具体涉及到 Go 如何管理内存，这里暂不详述，感兴趣到能够阅读：

BenchmarkByPointer-8    20000000                86.7 ns/op
BenchmarkByValue-8      50000000                31.9 ns/op

因此通常推荐直接使用值类型的 struct，若是确认这是瓶颈了，能够再尝试改成引用类型（&struct）

若是说 struct 是对状态的封装，那么 interface 就是对行为的封装，至关于对外的契约（contract）。并且 Go 里面有这么一条最佳实践

Accept interfaces, return concrete structs. （函数的参数尽可能为 interface，返回值为 struct）

这样的好处也很明显，做为类库的设计者，对其要求的参数尽可能宽松，方便使用，返回具体值方便后续的操做处理。一个极端的状况，能够用 interface{} 表示任意类型的参数，由于这个接口里面没有任何行为，因此全部类型都是符合的。又因为 Go 里面不支持范型，因此interface{}是惟一的解决手段。

相比较 Java 这类面向对象的语言，接口须要显式（explicit）继承（使用 implements 关键字），而在 Go 里面是隐式的（implicit），新手每每须要一段时间来体会这一作法的巧妙，这里举一例子来讲明：

Go 的 IO 操做涉及到两个基础类型：Writer/Reader ，其定义以下：

type Reader interface {
        Read(p []byte) (n int, err error)
}

type Writer interface {
        Write(p []byte) (n int, err error)
}

自定义类型若是实现了这两个方法，那么就实现了这两个接口，下面的 Example 就是这么一个例子：

type Example struct {
}
func (e *Example) Write(p byte[]) (n int, err error) {
}
func (e *Example) Read(p byte[]) (n int, err error) {
}

因为隐式继承过于灵活，在 Go 里面可能会看到以下代码：

var _ blob.Fetcher = (*CachingFetcher)(nil)

这是经过将 nil 强转为 *CachingFetcher，而后在赋值时，指定 blob.Fetcher 类型，保证 *CachingFetcher 实现了 blob.Fetcher 接口。
做为接口的设计者，若是想实现者显式继承一个接口，能够在接口中额外加一个方法。好比：

type Fooer interface {
    Foo()
    ImplementsFooer()
}

这样，实现者必须实现 ImplementsFooer 方法才能说是继承了 Fooer 接口。因此说隐式继承有利有弊，须要开发者本身去把握。

map/slice

Map/Slice 是 Go 里面最经常使用的两类数据结构，属于引用类型。在语言 runtime 层面实现，仅有的两个支持范型的结构。
Slice 是长度不固定的数组，相似于 Java 里面的 List。

// map 经过 make 进行初始化
// 若是提早知道 m 大小，建议经过 make 的第二个参数指定，避免后期的数据移动、复制
m := make(map[string]string, 10)
// 赋值
m["zhangsan"] = "teacher"
// 读取指定值，如不存在，返回其类型的默认值
v := m["zhangsan"]
// 判断指定 key 知否在 map 内
v, ok := m["zhangsan"]

// slice 经过 make 进行初始化
s := make([]int)
// 增长元素
s = append(s, 1)

// 也能够经过 make 第二个参数指定大小
s := make([]int, 10)
for i:=0;i<10;i++ {
    s[i] = i
}
// 也可使用三个参数的 make 初始化 slice
// 第二个参数为初始化大小，第三个为最大容量
// 须要经过 append 增长元素
s := make([]int, 0 ,10)
s = append(s, 1)

chan/goroutine

做为一门新语言，Goroutine 是 Go 借鉴 CSP 模型提供的并发解决方案，相比传统 OS 级别的线程，它有如下特色：

  1. 轻量，彻底在用户态调度（不涉及OS状态直接的转化）
  2. 资源占用少，启动快
  3. 目前，Goroutine 调度器不保证公平（fairness），抢占（pre-emption）也支持的很是有限，一个空的 for{} 可能会一直不被调度出去。

通常可使用 chan/select 来进行 Goroutine 之间的调度。chan 相似于 Java 里面的 BlockingQueue，且能保证 Goroutine-safe，也就是说多个 Goroutine 并发进行读写是安全的。

chan 里面的元素默认为1个，也能够在建立时指定缓冲区大小，读写支持堵塞、非堵塞两种模式，关闭一个 chan 后，再写数据时会 panic。

// chan 与 slice/map 同样，使用 make 初始化
ch := make(chan int, 2)

// blocking read
v := <-ch
// nonblocking read, 须要注意 default 分支不能省略，不然会堵塞住
select {
    case v:=<-ch:
    default:
} 

// blocking write
ch <- v
// nonblocking write
select {
    case ch<-v:
    default:
}

chan 做为 Go 内一重要数据类型，看似简单，实则暗藏玄妙，用时须要多加留意，这里再也不展开叙述，后面打算专门写一篇文章去介绍，感兴趣的能够阅读下面的文章：

  • Curious Channels
  • Prosumer 基于 buffered chan 实现的生产者消费者，核心点在于关闭 chan 只意味着生产者不能再发送数据，消费者没法获知 chan 是否已经关闭，须要用其余方式去通讯。

语言特性

Go 相比 Java 来讲，语言特性真的是少太多。推荐 Learn X in Y minutes 这个网站，快速浏览一遍便可掌握 Go 的语法。Go 的简洁程度以为和 JavaScript 差很少，但倒是一门静态语言，具备强类型，这两点又让它区别于通常的脚本语言。

代码风格

Go 遵循约定大于配置（convention over configuratio）的设计理念，好比在构建一个项目时，直接 go build 一个命令就搞定了，不须要什么 Makefile、pom.xml 等配置文件。下面介绍几个经常使用的约定：

  • 一个包内函数、变量的可见性是经过首字母大小写肯定的。大写表示可见。
  • 通常 { 放在行末，不然 Go 编辑器会自动插入一个逗号，致使编译错误
  • 一个文件夹内，只能定义一个包
  • 变量、函数命名尽可能简短，标准库里面常常能够看到一个字母的变量

因为以上种种约定，在看别人代码时很舒服，有种 Python 的感受。另外建议在编辑器中配置 goimports 来自动化格式代码。

错误处理

Go 内没有 try catch 机制，并且已经明确拒绝了这个 Proposal，而是经过返回值的方式来处理。

f, err := os.Open(filename)
if err != nil {
    return …, err  // zero values for other results, if any
}

Go 的函数通常经过返回多值的方式来传递 error（且通常是第二个位置），实际项目中通常使用 pkg/errors 去处理、包装 err。

依赖管理

Go 的依赖管理，相比其余语言较弱。
在 Go 1.11 正式引入的 modules 以前，项目必须放在 $GOPATH/src/xxx.com/username/project 内，这样 Go 才能去正确解析项目依赖，并且 Go 社区没有统一的包托管平台，不像 Java 中 maven 同样有中央仓库的概念，而是直接引用 Git 的库地址，因此在 Go 里，通常会使用 github.com/username/package 的方式来表示。
go get 是下载依赖但命令，但一个个去 get 库不只仅繁碎，并且没法固化依赖版本信息，因此 dep 应运而生，添加新依赖后，直接运行 dep ensure 就能够所有下下来，并且会把当前依赖的 commit id 记录到 Gopkg.lock 里面，这就能解决版本不固定的问题。

但 modules 才是正路，且在 1.13 版本会默认开启，因此这里只介绍它的用法。

# 首先导出环境变量
export GO111MODULE=on
# 在一个空文件夹执行 init，建立一个名为 hello 的项目
go mod init hello
# 这时会在当前文件夹内建立 go.mod ，内容为

module hello

go 1.12
# 以后就能够编写 Go 文件，添加依赖后，执行 go run/
# 依赖会自动下载，并记录在 go.mod 内，版本信息记录在 go.sum

更多用法能够参考官方示例，这里只是想说明目前 Go 内的工具链大部分已经支持，可是 godoc 还不支持。

GC

Go 也是具备垃圾回收的语言，但相比于 JVM，Go GC 可能显得及其简单，从 Go 1.10 开始，Go GC 采用 Concurrent Mark & Sweep (CMS) 算法，且不具备分代、compact 特性。读者若是对相关名词不熟悉，能够阅读：

并且 Go 里面调整 GC 的参数只有一个 GOGC，表示下面的比率

新分配对象 / 上次 GC 后剩余对象

默认 100，表示新分配对象达到以前剩余对象大小时，进行 GC。GOGC=off 能够关闭 GC，SetGCPercent 能够动态修改这个比率。

在启动一个 Go 程序时，能够设置 GODEBUG=gctrace=1 来打印 GC 日志，日志具体含义可参考 pkg/runtime，这里再也不赘述。对调试感兴趣的能够阅读：

总结

Go 最初由 Google 在 2007 为解决软件复杂度、提高开发效率的一试验品，到现在不过十二年，但无疑已经家喻户晓，成为云时代的首选。其面向接口的特有编程方式，也很是灵活，兼具动态语言的简洁与静态语言的高效，推荐你们尝试一下。Go Go Go!

Go

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