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yangkunlun

2019-09-07

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导读：

Go语言是近年来最热门的编程语言，是Google开发的一种静态强类型、编译型、并发型，并具有垃圾回收功能的编程语言。Go语言同时具备开发效率高和执行效率高两大特点，被誉为云计算时代的C语言。本文作者通过一篇文章带你学会Go语言。

Go 语言是一门开源语言，能够轻松的构建简单，可靠，高效的软件。
—— Golang

在很多语言中，解决给定的问题通常有多种方式。工程师需要花费大量的时间思考什么才是解决问题的最优解法。而在Golang中，问题的解法通常只有一种。

这一特性大大节约了工程师的时间，而且使得维护大型代码库变得更容易。在Golang中没有maps和filter这样"高消耗"的特性。

语言的特性带来更好的表现力也带来代价。
——Rob Pike

1.开始动手

Golang由包组成。Golang编译器将main包编译为可执行文件，而非共享库。main包是应用的入口，通常被定义如下：

package main
下面看一个hello world 的例子，在Golang 的工作空间创建main.go文件。

1.1 工作空间

在Go语言中，工作空间由环境变量GOPATH定义。所有编写的代码需要在工作空间中。Go语言会在GOPATH和GOROOT的路径中搜索包。GoROOT是在安装的时候确定的安装路径。

下面来设置GOPATH，我们将~/workspace 加入工作空间。

# export env
export GOPATH=~/workspace
# go inside the workspace
cd ~/workspace

1.2 HELLO WORLD!

我们在刚才的工作空间下创建main.go 文件，代码如下：

package main
import (
    "fmt"
)
func main(){
    fmt.Println("Hello World!")
}

上面的例子中，fmt是Go内置的格式化I/O函数。

我们在Go语言中使用import关键字导入包，func main 是入口函数。Println是fmt包中函数，用于打印 "Hello World!"。

让我们开始运行该文件。众所周知Go是编译型语言，我们在运行之前先进行编译。

go build main.go

这将会创建一个二进制运行文件main，我们现在来运行它：

./main
// Hello World!

另一种简单的方式是使用go run 命令：

go run main.go
// Hello World!

2.变量

Go中的变量类型是显式指定的。Go语言是强类型语言，这意味着在变量声明的时候会检查变量类型。

变量定义如下所示：

var a int
在这个例子中，a的初始值被设置为0。用下面的方式可以定义并初始化变量。

var a = 1
这里的变量被编译器推断为int。更简单的变量定义如下所示：

message := "hello world"
我们也可以在同一行声明多个变量：

var b, c int = 2, 3

3.数据类型

3.1 NUMBER，STRING， BOOLEAN

int 的类型有 int， int8, int16, int32, int64, unit, unit8, unit16, unit 32, unit64, unitptr...
[u开头表示无符号；uintptr 是一种无符号的整数类型，没有指定具体的bit大小但是足以容纳指针。 uintptr类型只有在底层编程是才需要，特别是Go语言和C语言函数库或操作系统接口相交互的地方。]

String类型使用byte序列存储数据，用关键字string来声明变量。
bool 关键字表示布尔类型。
Golang 也支持复数，用conplex64和complex128表示。

var a bool = true
vat b int = 1
var c string = "hello world"
var d float32 = 1.222
var x complex128 = cmplx.Sqrt(-5 +12i)

3.2 ARRAYS，SLICES，MAPS

Array 是同类型元素的数组。Array在声明的时候会指定长度且不能改变。一个数组的定义如下：

var a[5] int
也有多维数组，定义如下

var multiD [2][3]int
Slices 是能随时扩容的同类型元素的序列 。Slice的声明方式如下：

var b []int
这将会创建一个容量为0，长度为0的Slice。Slice也可以定义容量和长度，格式如下：

numbers := make([]int, 5, 10)
这个Slice初始长度为5，容量为10。

Slice是数组的封装，其内部实现是数组，slice有三个元素，容量，长度和指向内部数组的指针。
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Slice的容量可以通过append 或者 copy函数增加。Append函数也能在数组的末尾添加元素，在容量不足的情况下会对slice扩容。

numbers = append(numbers， 1， 2, 3， 4)
另一种增加slice容量的方式是使用copy函数。Copy函数的原理是创建一个新的大容量的slice，并把原有的slice拷贝到新的slice中。

// 创建新的slice
number2 := make([]int, 15)
// 复制原有的slice到新的slice
copy(number2, number)

我们也可以创建slice的子slice。例子如下：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func main() {
     // 初始化slice
     number2 := []int{1, 2, 3, 4}
     fmt.Println(number2) // -> [1 2 3 4]
     // 创建子slice
     slice1 := number2[2:]
     fmt.Println(slice1) // -> [3 4]
     slice2 := number2[:3]
     fmt.Println(slice2) // -> [1 2 3]
     slice3 := number2[1:4]
     fmt.Println(slice3) // -> [2 3 4]
 }

Go语言中的Map是键值对，定义如下：

var m map[string]int
m是定义的变量名，键的类型是string，值的类型是integers。Map中添加键值对的例子如下：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func main() {
     m := make(map[string]int)
     // 添加键值对
     m["clearity"] = 2
     m["simplicity"] = 3
     // 打印值
     fmt.Println(m["clearity"])   // -> 2
     fmt.Println(m["simplicity"]) // -> 3
 }

4.类型转换

使用类型转换能够改变数据类型，例子如下：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func increment(i *int) {
     *i++
 }

 func main() {
     a := 1.1
     b := int(a)
     fmt.Println(b)
     //-> 1
 }

5.条件表达式

5.1 IF ELSE

If else 的例子如下，需要注意的是花括号和条件表达式位于同一行。

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func increment(i *int) {
     *i++
 }

 func main() {
     if num := 9; num < 0 {
         fmt.Println(num, "is negative")
     } else if num < 10 {
         fmt.Println(num, "has 1 digit")
     } else {
         fmt.Println(num, "has multiple digits")
     }
 }

5.2 SWITCH CASE

Switch case 能组织多条件表达式，例子如下：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func increment(i *int) {
     *i++
 }

 func main() {
     i := 2
     switch i {
     case 1:
         fmt.Println("one")
     case 2:
         fmt.Println("two")
     default:
         fmt.Println("none")
     }
 }

5.3 循环

Golang中只有一个循环表达的关键字，不同形式的循环表达式如下：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func increment(i *int) {
     *i++
 }

 func main() {
     i := 0
     sum := 0
     for i < 10 {
         sum += 1
         i++
     }
     fmt.Println(sum)
 }

上面的例子和C语言中的while循环类似，更为正式的循环表达形式如下：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func increment(i *int) {
     *i++
 }

 func main() {
     sum := 0
     for i := 0; i < 10; i++ {
         sum += i
     }
     fmt.Println(sum)
 }

Go 语言中的死循环定义如下：

for {
}

6.指针

Go 语言可以使用指针，指针存储变量的地址，指针用*来定义。指针的定义和所指数据的类型相关：

var ap *int
这里的ap是指向整型数据的指针，&用于获取所变量的地址。

a :=12
ap = &a
* 用于获取指针所指的地址的值。

fmt.Println(*ap)
// => 12
指针通常用于将结构体做为参数传递。

传值通常意味着拷贝，意味着需要更多的内存。
使用指针传递时，在函数中改变的变量会传递给调用的方法或函数。

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func increment(i *int) {
     *i++
 }

 func main() {
     i := 10
     increment(&i)
     fmt.Println(i) //=> 11
 }

7.函数

main 包中main函数是golang 程序的入口。我们可以定义多个函数并调用。例如：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func add(a int, b int) int {
     c := a + b
     return c
 }

 func main() {
     fmt.Println(add(2, 1)) //=> 3
 }

从上面的例子中我们可以看出,Golang 中的函数用func关键字加上函数名，后面是附带数据类型的参数，最后是函数的返回类型。

函数的返回值可以被预先定义，例子如下：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func add(a int, b int) (c int) {
     c = a + b
     return
 }

 func main() {
     fmt.Println(add(2, 1)) //=> 3
 }

这里c定义为返回值，因此变量c将会被自动返回，无需在函数最后的return中声明。
你也可以定义一个多个返回值的函数，使用，进行分割。

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func add(a int, b int) (int, string) {
     c := a + b
     return c, "successfully added"
 }

 func main() {
     sum, message := add(2, 1)
     fmt.Println(message) //=> successfully added
     fmt.Println(sum) //=> 3
 }

8.方法，结构体，接口

Golang 不是完全的面向对象语言，但是支持很多面向对象的特性，例如有结构体，接口，方法等。

8.1 结构体

结构体是有类型，不同变量的集合。例如我们想定义Person类型，其中包含姓名，年龄，性别。例如：

type person struct {
    name String
    age int
    gender string
}

定义好了person结构体后，我们现在来使用它：

//方式 1: 指定属性和值
p = person{name: "Bob", age: 42, gender: "Male"}
//方式 2: 只指定值
person{"Bob", 42, "Male"}
我们可以使用.符号访问这些属性：

p.name
//=> Bob
p.age
//=> 42
p.gender
//=> Male

你也可是使用指针访问结构体的属性：

pp = &person{name: "Bob", age: 42, gender: "Male"}
pp.name
//=> Bob

8.2 方法

方法是一种带有接受器的特殊函数。接收器可以是值或者指针。例子如下：

package main

 import "fmt"

 // 定义结构体
 type person struct {
     name   string
     age    int
     gender string
 }

 // 定义方法
 func (p *person) describe() {
     fmt.Printf("%v is %v years old.", p.name, p.age)
 }

 func (p *person) setAge(age int) {
     p.age = age
 }

 func (p person) setName(name string) {
     p.name = name
 }

 func main() {
     pp := &person{name: "Bob", age: 42, gender: "Male"}
     pp.describe()
     // => Bob is 42 years old
     pp.setAge(45)
     fmt.Println(pp.age)
     //=> 45
     pp.setName("Hari")
     fmt.Println(pp.name)
     //=> Bob
 }

从上面的例子我们可以看出，使用.操作符调用方法，例如pp.describe。需要注意的是，接收器是指针的话，我们传递的是值的引用，这意味着我们在方法做修改将会反映到变量pp上。该不会创建对象的拷贝，将会节省内存。

从上面的例子我们可以看出，age的值被改变了，而name的值并没有改变。这是因为方法setName的接受器不是指针。

8.3 接口

Golang中的接口是方法的集合，接口有助于将同类型的属性组合起来，让我们一起来看一个anminal的接口。

type animal interface {
     description() string
 }

这里的animal是接口类型，我们来创建两种类型的animal并实现接口。

package main

 import (
     "fmt"
 )

 type animal interface {
     description() string
 }

 type cat struct {
     Type  string
     Sound string
 }

 type snake struct {
     Type      string
     Poisonous bool
 }

 func (s snake) description() string {
     return fmt.Sprintf("Poisonous: %v", s.Poisonous)
 }

 func (c cat) description() string {
     return fmt.Sprintf("Sound: %v", c.Sound)
 }

 func main() {
     var a animal
     a = snake{Poisonous: true}
     fmt.Println(a.description())
     a = cat{Sound: "Meow!!!"}
     fmt.Println(a.description())
 }

 //=> Poisonous: true
 //=> Sound: Meow!!!

在main函数中，我们创建可一个animal类型的变量a。我们把 snake和cat类型赋值给animal，使用Println 输出a.description。

我们在cat和snake中使用不同的方式实现了describe方法，我们得到了不同类型的输出。

9.包

在Golang中，我们的代码在某个包下。main包是程序执行的入口。在Go中有很多内置的包，例如我们之前用过的fmt包。

Go 的包机制是大型软件的基础，能够将大型的工程分解成小部分。
—— Robert Griesemer

9.1 安装一个包

go get

// 例子
go get github.com/satori/go.uuid

安装的包保存在GOPATH的环境中，你可以在 $GOPATH/pkg 路径下看到安装的包。

9.2 创建一个自定义包

首先创建一个文件夹 custom_package:

mkdir custom_package
cd custom_package

创建自定义包的第一步是创建一个和包名相同的文件夹。我们要创建person包，因此我们在custom_package文件下创建person文件夹：

mkdir person
cd person

在该路径下创建一个文件person.go:

package person

 func Description(name string) string {
     return "The person name is: " + name
 }

 func secretName(name string) string {
     return "Do not share"
 }

现在我们来安装这个包，这样我们就可以导入和使用它了：

go install

接下来我们返回custom_package 文件夹中，创建一个main.go:

package main

 import (
     "custom_package/person"
     "fmt"
 )

 func main() {
     p := person.Description("Milap")
     fmt.Println(p)
 }

 // => The person name is: Milap

在这里，我们可以导入之前创建的包person，需要注意的是在person包中函数secretName不能被访问，这是因为Go中小写字母开头的函数是私有函数。

9.3 生成包文档

Golang中有内置的功能支持包文档。运行下面的命令将生成文档：

godoc person Description

这将会为Description 函数生成文档，想要在web服务器上查看文档需要运行下面的命令：

godoc -http=":8080"

现在打开链接 http://localhost:8080/pkg/ 将会看到我们刚才看到的文档。

9.4 Go 中内置的包

9.4.1 fmt
fmt包实现可标准的I/O函数，我们在之前的包中用过其中的打印输出函数。

9.4.2 json
Golang中另一个内置的重要包的是json，它能够对JSON进行编解码。

编码

package main

 import (
     "encoding/json"
     "fmt"
 )

 func main() {
     mapA := map[string]int{"apple": 5, "lettuce": 7}
     mapB, _ := json.Marshal(mapA)
     fmt.Println(string(mapB))
 }

解码

package main

 import (
     "encoding/json"
     "fmt"
 )

 type response struct {
     PageNumber int      json:"page"
     Fruits     []string json:"fruits"
 }

 func main() {
     str := {"page": 1, "fruits": ["apple", "peach"]}
     res := response{}
     json.Unmarshal([]byte(str), &res)
     fmt.Println(res.PageNumber)
 }

 //=> 1

解码的时候使用Unmarshal方法，第一个参数是json字节，第二个参数是要映射的结构体的地址。需要注意的是json中的“page”对应的是结构体中的PageNumber。

10.错误处理

错误是程序中不应该出现的结果。假设我们编写一个API调用外部的服务。这个API可能成功也可能失败。当存在错误是，Golang程序能够识别：

resp, err := http.Get("http://example.com/")

对API的调用可能成功也可能失败，我们可以通过检查错误是否为空来选择处理方式。

package main

 import (
     "fmt"
     "net/http"
 )

 func main() {
     resp, err := http.Get("http://example.com/")
     if err != nil {
         fmt.Println(err)
         return
     }
     fmt.Println(resp)
 }

10.1 从函数中返回自定义错误

当我们在自定义函数是，某些情况下会产生错误。我们可以使用error 对象返回这些错误：

package main

 import (
     "errors"
     "fmt"
 )

 func Increment(n int) (int, error) {
     if n < 0 {
         // return error object
         return 0, errors.New("math: cannot process negative number")
     }
     return (n + 1), nil
 }

 func main() {
     num := 5
     if inc, err := Increment(num); err != nil {
         fmt.Printf("Failed Number: %v, error message: %v", num, err)
     } else {
         fmt.Printf("Incremented Number: %v", inc)
     }
 }

 // => The person name is: Milap

Go 内置的包，外部的包都有处理错误的机制。因此我们调用的函数都有可能产生错误。这些错误不应该忽略而是应该向上面的例子那样被优雅的处理。

10.2 Panic

Panic是程序运行中突然产生未经处理的异常。在Go中，panic不是合理处理异常的方式，推荐使用error对象代替。当Panic产生时，程序将会暂停运行。当panic被defer之后，程序才能继续运行。

//Go
 package main

 import "fmt"

 func main() {
     f()
     fmt.Println("Returned normally from f.")
 }

 func f() {
     defer func() {
         if r := recover(); r != nil {
             fmt.Println("Recovered in f", r)
         }
     }()
     fmt.Println("Calling g.")
     g(0)
     fmt.Println("Returned normally from g.")
 }

 func g(i int) {
     if i > 3 {
         fmt.Println("Panicking!")
         panic(fmt.Sprintf("%v", i))
     }
     defer fmt.Println("Defer in g", i)
     fmt.Println("Printing in g", i)
     g(i + 1)
 }

10.3 Defer

Defer 在函数结尾一定会执行。在上面的函数中，使用panic() 暂停程序的运行，defer语句使程序执行结束时使用改行。Defer也可以用作我们想要在函数的结尾执行的语句，例如关闭文件。

11.并发

Golong使用轻量级线程Go routies支持并发。

11.1 Go routine

Go routine 是能够并行运行的函数。创建Go routine 非常简单，只需要在函数前添加关键字go，这样函数就能够并行运行了。Go routines 是轻量级的，我们能够创建上千个Go routines。例如：

package main

 import (
     "fmt"
     "time"
 )

 func main() {
     go c()
     fmt.Println("I am main")
     time.Sleep(time.Second * 2)
 }

 func c() {
     time.Sleep(time.Second * 2)
     fmt.Println("I am concurrent")
 }

 //=> I am main
 //=> I am concurrent

上面的例子中，函数c是Go routine，能够并行运行。我们想要在多线程中共享资源，但是Golang并不支持。因为这会导致死锁和资源等待。Go 提供了另一种共享资源的方式：channel。

11.2 Channels

我们可以使用Channel在两个Go routine之间传递数据。创建channel之前需要制定接受的数据类型。例如我们创建了一个接受string类型的channel。

c := make(chan string)

有了这个channel之后，我们可以通过这个channel发送和接收string类型的数据。

package main

 import "fmt"

 func main() {
     c := make(chan string)
     go func() { c <- "hello" }()
     msg := <-c
     fmt.Println(msg) //=>"hello"
 }

接收的channel一直等待发送的channel发送数据。

11.3 One way channel

有些情况下，我们希望Go routine 通过channel接收数据，但不发送数据，反之亦然。这时候我们可以创建一个one-way channel。例如：

package main

 import (
     "fmt"
 )

 func main() {
     ch := make(chan string)
     go sc(ch)
     fmt.Println(<-ch)
 }

 func sc(ch chan<- string) {
     ch <- "hello"
 }

上面例子中，sc是一个Go routine只能给channel发送数据而不能接受数据。

12.使用selecct优化多个channel

有这样一种情况，一个函数等待多个channel，这时候我们可以使用select语句。例如：

package main

 import (
     "fmt"
     "time"
 )

 func main() {
     c1 := make(chan string)
     c2 := make(chan string)
     go speed1(c1)
     go speed2(c2)
     fmt.Println("The first to arrive is:")
     select {
     case s1 := <-c1:
         fmt.Println(s1)
     case s2 := <-c2:
         fmt.Println(s2)
     }
 }

 func speed1(ch chan string) {
     time.Sleep(2 * time.Second)
     ch <- "speed 1"
 }

 func speed2(ch chan string) {
     time.Sleep(1 * time.Second)
     ch <- "speed 2"
 }

上面例子中，main函数等待两个channel，c1和c2。使用select语句，先从channel中收到的数据会被打印出来。

12.1 Buffered channel

在Golang中可以创建buffered channel，当buffer满的时候，发送数据给channel将会被阻塞。例如:

package main

 import "fmt"

 func main() {
     ch := make(chan string, 2)
     ch <- "hello"
     ch <- "world"
     ch <- "!" // extra message in buffer
     fmt.Println(<-ch)
 }

 // => fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

Golang为什么如此成功？
简单。。。
—— Rob-pike

13.总结

我们学习Golang以下的主要模块和特性：

列表项目
变量，数据类型
Array，Slices和Map
函数
循环和条件语句
指针
包
方法，结构体和接口
错误处理
并发——Go routines和channels

恭喜你，你已经对Go有了很好的理解。

One of my most productive days was throwing away 1,000 lines of code.
—— Ken Thompson

不要停下脚步，继续前进。思考一个小应用程序并开始动手。

原文链接：
原创： Milap Neupane 高可用架构
https://mp.weixin.qq.com/s?__...
https://milapneupane.com.np/2...

本文作者Milap Neupane，由何朋朋翻译。转载本文请注明出处，欢迎更多小伙伴加入翻译及投稿文章的行列，详情请戳公众号菜单「联系我们」。

go语言变量