Go语言

极客时间课程《Go语言从入门到实战》学习笔记：从基础语法（变量、运算符、循环）到复合类型（切片、map、字符串），深入函数式编程（一等公民、可变参数）和面向对象特性（接口多态、封装）重点解析并发编程（协程、对象池）、异常处理（panic/recover）及测试方法（单元测试、BDD）。最后探讨架构模式（微内核、管道过滤）和底层能力（反射、unsafe）带你系统掌握Go的设计哲学与实践精髓"。

Go

• 9 - 并发编程
  • Groutine: 1. Groutine Stack初始化为2K , Java Thread Stack 默认为1M 2. Groutine和Kernel Space Entity的对应关系是M:N，Java Thread是1:1
  • 共享内存并发机制
    • sync.Mutex + sync.WaitGroup wg.Add() wg.Done() wg.Wait() 控制协程在何时等待
      • WaitGroup
        • 创建 var wg sync.WaitGroup
        • 添加计数 wg.Add(1) 使用 Add 方法设置要等待的 goroutine 的数量。通常在启动 goroutine 之前调用。
        • 启动goroutine：启动 goroutine，并在完成时调用 Done 方法，表示该 goroutine 完成了任务。 go func( ) { defer wg.Done() // 确保在函数结束时调用 Done // do something }( )
        • 等待完成：在主 goroutine 中，调用 Wait 方法，等待所有添加的 goroutine 完成。 wg.Wait( ) // 阻塞，直到所有 goroutine 完成
  • CSP(Communicating Sequential Process) & 异步返回 CSP是一种并发计算模型，由Tony Hoare于1978年提出。它是一种基于进程间通信的并发编程范式，用于描述并发系统中的并发进程之间的交互和通信。 CSP的核心思想是将并发系统建模为一组独立运行的顺序进程，这些进程通过消息传递进行通信。每个进程都是顺序执行的，它们通过发送和接收消息来进行通信和同步。进程之间的通信是通过共享的通道（Channel）进行的，进程可以向通道发送消息，也可以从通道接收消息。
    • channel的声明，放入取出消息
      • 声明：retCh := make(chan string, buffer_size) 放入：retCh <- ret 取出：<-retCh
      • 无buffer，放入后即阻塞，取出消息时继续运行 有buffer，当放入消息时buffer满时才会阻塞
    • select 多渠道选择消息 与 超时控制
    • channel关闭与广播
      • 向channel发送完消息可以关闭channel，向关闭的channel发送数据，会导致panic
      • v, ok <-ch; 从通道取出消息，ok为bool值，true表示正常接收，false表示通道关闭 v<-ch；如果通道中没有消息了，取出的值是对应通道类型的0值
      • 所有的channel接收者都会在channel关闭时，立刻从阻塞等待中返回且上述ok值为false。此广播机制常被利用向多个订阅制同时发送信号，如：信号退出时
    • context管理树形层级协程任务
      • • 根Context: context.Background() 子Context: context.WithCancel(parentContext) 接收取消通知 <-ctx.Done() 当前Context被取消时，基于他的子context都会被取消
        • ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background()) 返回的cancel是个函数，通过调用cancel取消当前的context执行的task 返回的ctx为当前context
• 10 - 典型并发任务
  • 单例模式（懒汉式，线程安全）
    • Once.Do可以保证func只执行一次
  • 仅需任意任务完成
    • • return <-ch的时取出消息，先return的协程就是执行第一个执行完指定任务的协程
      • 要声明channel的buffer大小，否则其余的协程会阻塞在放入消息时
  • 所有任务完成
  • 对象池
  • sync.pool 对象缓存
    • 适用于通过复用，降低复杂对象的创建和GC代价
    • 协程安全，会有锁的开销
    • 生命周期受GC影响，不适合于做连接池等，需自己管理生命周期的资源的池化
• 11 - 测试
  • 单元测试
    • t.Error("Error") , Fail: 该测试失败，该测试继续，其他测试继续执⾏
    • t.Fatal("Fatal") , FailNow 该测试失败，该测试中⽌，其他测试继续执⾏
    • 代码覆盖率 go test -v -cover
    • assert
      • go get github.com/stretchr/testify/assert
      • assert.Equal(t, expected_value, value)
  • Benchmark
    • go test -bench=. -benchmem
      • windows下使用-bench="."
      • 代码被运行的次数，单次的运行时间，B/op:每次操作分配的内存字节数，allocs/op:每次操作分配内存的次数
  • BDD（Behavior Driven Development）
    • go get -u github.com/smartystreets/goconvey/convey
    • • . ，表示将 import 进来的 package 的方法是在当前命名空间的，可以直接使用。
• 12 - 反射和Unsafe
  • 反射编程
    • reflect.TypeOf 返回类型 reflect.Type reflect.ValueOf 返回值 reflect.Value 通过 t.Kind( ) 来判断类型
    • e := &Employee{"1", "Mike", 30} 按名字访问结构的成员 reflect.ValueOf(*e).FieldByName("Name") 按名字访问结构的⽅法 reflect.ValueOf(e).MethodByName("UpdateAge").Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(28), reflect.ValueOf(27)})
    • 访问StructTag
  • 万能程序
    • DeepEqual
      • map和slice不能用 运算符比较，但是可以通过reflect.DeepEqual(e1,e2)进行比较
    • 使用反射的取舍
      • 提高程序灵活性，复用性
      • 降低程序的可读性和性能
  • 不安全编程
    • 危险的unsafe操作会改变 变量的值
      • f = 5e-323
    • 合理的类型转换是允许的
    • 原子类操作 atomic.StorePointer atomic.LoadPointer
• 13 - 常见架构模式的实现
  • Pipe - Filter
    • Filter + 组合模式
  • Micro Kernel
    • 特点
      • 易于扩展
      • 错误隔离
      • 保持架构一致性
    • 要点
      • 内核包含公共流程或通用逻辑
      • 将可变或可扩展部分规划为扩展点
      • 抽象扩展点行为，定义接口
      • 利用插件进行扩展
• 8 - 包与依赖管理
  • package
    • 基本复用模块单元：以首字母大写来表明可被包外代码访问
    • 代码的package可以和所在的目录不一致
    • 同一目录里的Go代码的package要保持一致
    • init方法
      • 在main执行钱，所有依赖的package的init方法都会被执行
      • 不同包的init函数按照包导入的依赖关系决定执行顺序
      • 每个包可以有多个init函数
      • 包的每个源文件也可以有多个init函数
    • remote package
      • go get -u https://github.com/easierway/concurrent_map
  • 依赖管理
    • go尚未解决的问题： 1、同一环境下，不同项目可以使用同一包的不同版本 2、无法管理对包的特定版本的依赖，go get 无法指定版本
      • 解决方法：Go 1.5 引入vendor路径 查找依赖包路径的解决方案如下： 1、当前包下vendor目录 2、向上级目录查找，知道找到src下的vendor目录 3、在GOPATH下面查找依赖包 4、在GOROOT目录下查找
    • 常用依赖管理工具：godep、glide、dep
• 7 - 异常处理
  • Go 错误机制
    • Go没有异常机制
    • error类型实现了error接口
    • 可以通过errors.New来快速创建错误实例
  • panic和recover
    • panic
      • panic用于不可恢复的错误 panic退出前会执行defer函数
      • os.Exit退出不会调用defer函数 os.Exit退出时不输出当前调用栈信息
    • recover
      • 不要盲目使用recover Let is Crash 可能是恢复不确定性错误的最好方法
• 6 - 面向对象编程
  • Is Go an object-oriented language?
    • Yes and no. Although Go has types and methods and allows an objectoriented style of programming, there is no type hierarchy. The concept of “interface” in Go provides a different approach that we believe is easy to use and in some ways more general. Also, the lack of a type hierarchy makes “objects” in Go feel much more lightweight than in languages such as C++ or Java.
  • 封装数据和行为
    • 封装数据
      • type Employee struct { Id string Name string Age int }
      • 3种实例创建及初始化 e1 := Employee{"0", "Bob", 20} e2 := Employee{Name: "Mike", Age: 30} e3 := new(Employee) e3.name = "Rose" e3处返回的指针，即 e := &Employee{} C++的 ->和dot 用法在 go 中统一用dot
    • 行为 (方法) 定义
      • 第一种 ：在实例对应方法被调用时，实例的成员会进行复制 func (e Employee) String() string { ...}
      • 第二种 ：通常情况下为了避免内存拷贝使用此种方式 func (e *Employee) String() string { ...
        • unsafe.Pointer(ptr_name) 用于输出地址
  • 定义交互协议
    • Duck Type式接口实现： Go 的接口并不需要显式地声明某个类型实现了接口，而是基于类型是否实现了接口中的方法来决定。这种方式也称为 “隐式接口实现”，类似于鸭子类型的概念，即 "如果它走起来像鸭子，叫起来像鸭子，那么它就是鸭子"。
      • 隐式实现：Go 中不需要在类型上显式声明实现某个接口。只要一个类型实现了接口的所有方法，这个类型就可以被视为实现了该接口。
      • 动态性：Go 的 Duck Typing 让开发者无需显式声明某个类型的实现，减少了编译时的依赖，并允许更加灵活的代码设计。
      • 接口定义： type Programmer interface{ WriteHelloWorld() string }
      • 接口实现： type GoProgrammer struct { } func (p *GoProgrammer) WriteHelloWorld() string { return "fmt.Println(\"Hello World!\")" }
    • Go接口与其他编程语言的差异
      • 1、接口为非入侵式，实现不依赖于接口定义
      • 2、所有接口的定义可以包含在接口使用者包内
  • 扩展与复用（多态）
    • type Pet struct { } func (p *Pet) Speak() { fmt.Print("Hello!") } type Dog struct { Pet } dog := new(Dog) dog.Speak()可以调用Pet的方法，如果Dog实现了Speak(）则会调用Dog的 但不能像java那样通过Dog类型实例化一个Pet，不支持LSP原则 var dog *Pet = new(Dog)
    • 匿名类型嵌入
      • 它不是继承，如果我们把“内部 struct ”看作⽗类，把“外部 struct” 看作⼦类，有如下问题： 1、不⽀持⼦类替换 2、⼦类并不是真正继承了⽗类的⽅法，⽗类的定义的⽅法⽆法访问⼦类的数据和⽅法
  • 空接口与断言
    • 空接口可以表示任何类型
    • 通过断言来将空接口转换为指定类型 v, ok := p.(int) // ok=true时转换成功
  • Go接口最佳实践
• 5 - 函数
  • 函数是一等公民
    • 可以有多个返回值
    • 所有参数都是值传递：slice、map、channel会有传引用的错觉
      • 传的是指针的值
    • 函数可以作为变量的值
    • 函数可以作为参数和返回值
  • 可变长参数 ...int 代表传入n个int值
  • defer函数
    • 延迟执行函数，在函数返回前执行
    • 可用于清理资源，释放锁
    • 有panic仍会执行
    • defer func( ) 匿名defer defer func_name( ) 显示defer
• 4 - 字符串
  • go的string特点
    • string是数据类型，不是引用或指针类型其0值不是nil，而是空字符串""
    • string是只读的byte类型的slice，不可修改 len函数返回它所包含的byte数，和有多少字符无关系
    • string的byte数组可以存放任何数据
  • Unicode和UTF-8
    • Unicode是一种字符集（code point）
    • UTF-8是unicode的存储实现（）转换为字节序列的规则）
    • rune是一种数据类型，可以取出字符串的Unicode c := []rune(s)
  • pkg
    • strings
      • strings.Split
      • strigns.Join
    • strconv
      • strconv.Atoi
      • strconv.Itoa
• 3 - 常用集合
  • 数组和切片 类似于C++中的array和verctor
    • 数组
      • 数组截取，和python 列表切片语法类似，但不支持负索引 a[开始索引(包含), 结束索引(不包含)]
      • a := [...]int{1, 2, 3, 4, 5} 使用...可以自动推导数组长度
    • 切片
      • 声明时不能指定长度 切片动态扩容，类似C++ vector
      • 三个函数 len、cap、append
  • map
    • 初始化m := map[key_type] value_type {} m := map[string] int {} ,value 可以是函数
    • 通过map[type]bool 结构实现set add ： mySet[add_value]=true del ： delete(mySet, del_value)
    • 在访问的 Key 不存在时，仍会返回零值，不能通过返回 nil 来判断元素是否存在
• 2 - 基本程序结构
  • 变量与常量
    • 变量
      • 自定类型推导 一个赋值语句中可以对多个变量同时赋值
    • 常量
      • 快速设置连续常量值 const ( Open = 1 << iota Close Pending )
    • var 与短变量声明 := 的区别
      • := 只能用于函数内部，不能声明全局变量，且必须初始化变量
      • var 可以在函数外部和函数内部使用，而 := 仅限函数内部
  • 数据类型
    • 别名type MyInt int64，同C++
    • 不允许隐式类型转换，包括别名和原有类型也不能进行隐式类型转换
    • 指针类型不支持指针运算
    • string是值类型，默认值的初始化为空字符串，不是nil
  • 运算符
    • 不支持前置++，--，只支持后置写法
    • 位运算符，独有的 &^ 如果&^右侧为1，左边无论是什么，结果都是0， 如果&^右侧是0，左边是什么结果就是什么
  • 条件和循环
    • if 及 简短 if if v := x-100; v<0 { return v }
    • for 基础for循环 简写for循环 无限循环
    • switch 空分支 默认分支 fallthrough关键字
    • for-range 遍历数组、切片、字符串、Map等 for key, value := range Map{ ... }
• 1 - Go语言基础
  • Go语言简介
    • 起源于2007年 by Rob Pike Ken Thompson Robert Griesemer
    • 25个关键字
  • 基本程序结构
    • package + import + func
    • 程序入口：必须是main包和main()函数，文件名不要求
    • 退出返回值：main函数不支持任何返回值，通过os.Exit来返回状态
    • 命令行参数获取：main函数不支持传入参数，直接通过os.Args获取命令行参数