go語言快速入門教程

zqlucky發表於2019-06-13

go快速入門指南

by 小強，2019-06-13

go語言是目前非常火熱的語言，廣泛應用於伺服器端，雲端計算，kubernetes容器編排等領域。它是一種開源的編譯型程式設計語言，支援併發、垃圾回收機制以提升應用程式效能。它既具有像c這種靜態編譯型語言的高效能，又具備像python這種動態語言的高效性。很多go程式設計師都是從C++，Java等面嚮物件語言因為工作的需要轉過來的，因此沒有必要從0開始學習go，當初自己的想法是找一篇半小時入門go的部落格，貌似沒有類似的好文章=_=。搜到的都是一些從小白入手的臃腫教程，學習起來太慢！！！so，打算寫這篇go語言快速入門的指南。

本文寫作思路重點在於和C++語言的不同之處入手，強調go的特性，注重快速入門，因此不介紹一些非常基礎的知識，非常基礎的一些知識可以去看go語言聖經。關於go環境的安裝配置以及vscode編輯器的配置在之前的部落格已經介紹，請移步。本文整體組織結構如下：

go程式開發的一般結構
基本資料型別
變數的宣告和賦值
運算子和指標
判斷語句if和迴圈語句for
陣列、切片、map
函式function
方法、介面、反射
併發

1.go程式開發的一般結構

　　在學習任何一門語言的時候，首先都是給出hello world的示例，因此本文也不免俗，看看第一個go語言程式：

/*1.1 template.go*/
//當前程式的包名
package main
//匯入其他的包
import (
    "fmt"
)//由main函式作為函式入口
func main () {
    fmt.Println("Hello World!")    
}

　　和python語言很像，go程式都必須包含在一個包package中，go程式一般由三部分組成：包宣告部分、第三方包匯入部分和函式宣告部分。go語言使用關鍵字package宣告要建立的包；使用import匯入第三方包；使用關鍵字func宣告要建立的函式。

按照慣例，處於同一個檔案裡的程式碼檔案，必須使用同一個包名，包和資料夾的名字相同。Go編譯器不允許宣告匯入某個包卻不使用。使用下劃線可以讓編譯器接收這類匯入，並且呼叫對應包內的所有程式碼檔案中定義的init函式。 init函式會在main函式執行前執行。

1.1 編寫go程式步驟

　　初學者按照以下步驟編寫go程式：

　　1）在工作目錄（比如D:\go\development）的src資料夾中建立原始檔helloworld.go；.

　　2）直接將helloworld.go拖入vscode進行編輯；

　　3）在vscode的終端輸入go run helloworld.go，程式就會輸出hello world！

1.2 go的語法要點

go語言語句結束不使用分號，直接另起一行即可
go語言規定，函式、控制結構（if,for,switch）等的左大括號“{”必須和函式宣告或控制結構放在同一行
可見性規則：go語言使用大小寫來決定常量、變數、型別、介面、結構或函式是否可以被外部包所呼叫。　　
- 函式名首字母小寫，即為private。
- 函式名首字母大寫，即為public。

2 .基本資料型別

布林型bool長度為1位元組，取值範圍true，false，不同點：注意不能使用數字0/1來代表true或者false。
整型：int/uint,根據執行平臺可能是32或者64
- 8為整型：int8/uint8,長度是1位元組，取值範圍：-128~127/0-255
- 計算方法，2^8 / 2給負數部分，剩下分一個給0，最後的部分給整數部分。
- int16/uint16,int32/uint32,int64/uint64
浮點型：float32/float64
- 長度：4/8位元組，小數位，精確到7/15小數位
- 注意go沒有double型別。
複數：complex64/complex128
- 長度：8/16位元組
足夠儲存指標的32為或64為整數型：uintptr
其他值型別：array，struct，string
引用型別：slice（切片，特有型別），map（雜湊表）,chan（通道）
介面型別：interface
函式型別：func

型別的零值：就是預設值，int預設是0，bool預設是false，字串預設是空字串。
型別別名方法格式：

//type 別名 基本型別
type byte int8

3.變數的宣告和賦值

全域性變數不能省略var關鍵字，函式內的變數宣告可以省略。 go語言中使用關鍵字func宣告函式，關鍵字後面跟函式名、引數名以及返回值。
全域性變數的宣告可以使用var()的方式進行簡寫
全域性變數的宣告不可以省略var，但是可使用並行方式
所有變數都可以使用型別推斷
區域性變數不可以使用var()的方式簡寫，只能使用並行方式。

3.1 變數宣告

　　go語言使用關鍵字var來宣告變數，宣告的一般格式如下所示：

var <variableName> [varibleType]
var count int

　　在宣告變數的同時可以使用=給變數賦初值：

var count int = 10

　　其中變數型別int也可以省略，編譯器會依據賦的初值自動推斷變數型別：

var count = 10

　　在宣告變數的同時還允許省略掉關鍵字“var”，使用":"取代。

count := 10

3.2 常量的宣告

　　常量的宣告格式如下所示：

const <constName> [constType] = <賦值表示式>

常量的值在編譯時就已經確定
常量的定義格式與變數基本相同
等號右側必須是常量或者常量表示式
常量表示式中的函式必須是內建函式
在定義常量組是，如果不提供初始值，則表示將使用上行的表示式
使用相同的表示式不代表具有相同的值
iota是常量的計數器，從0開始，組中每定義一個常量自動遞增1
通過初始化規則與iota可以達到列舉的效果
每遇到一個const關鍵字，iota就會重置為0
注意常量的定義必須是大寫字母。但是如果是大寫字母的話，就會變成public變數，為了不被包外部使用，一般在前面加_或者c。

const a = 1
const (
    b, c = 2,3
)
const d,f = 4,5
const (
    a = iota  //0
    b = iota  //1
)

4.運算子和指標

4.1 運算子

go的運算子均是從左至右結合。
優先順序（從高到底）

^ !(一元運算子)
/ % << >> & &^(二元運算子)
== != < <= >= >
<- (專門用於channel)
&& (好處是執行第一個不滿足要求就不在執行接下來的表示式)
||

其中位運算子介紹：

實際例子：

6: 0110
11:1011
-------------
&: 0010
|: 1111
^: 1101
&^:0100

& 與：都是1的時候結果才能是1
| 或：只要有一個是1就是1
^ 兩個只能有一個是1才能是1
&^第二個計算數是1的時候將第一個計算數對應位置為0，如果第二個計算數該位是0的話，對應第一個計算數的位不變。

4.2 指標

Go雖然保留了指標，但不同點在於go不支援指標運算以及->運算子，而直接採用.選擇符來操作指標目標物件的成員。

操作符&去變數地址，使用*通過指標間接訪問目標物件
預設值為nil而非NULL
遞增遞減語句
在go當中，++ 與--是作為語句而不是作為表示式。必須單獨作為一行，只能A++這種形式。

A++//只能作為單獨的語句放在一行，且只能++放在右邊
x, y := 1, 2
var p = [2]*int{&x, &y}
fmt.Println(*p[0])

var arr = [2]int{x, y}
pf := &arr
fmt.Println(*pf)

其實就是將[]*int看成一個型別，後面的{}就是初始化操作。

5.判斷語句if和迴圈語句for

5.1 判斷語句if

條件表示式沒有括號
支援一個初始化表示式（可以是並行方式）
左大括號必須和條件語句或else在同一行
支援單行模式
初始化語句中的變數為block級別，同時隱藏外部同名變數

if a > 1 {
    fmt.Println(a)
}
if b ：=1;b > 1 { }

注意else必須和if的右括號}在同一行才行，不然出錯。

if a {
    
}else {}

if後面定義的變數，屬於if語句的區域性變數，只能在對應的if-else中使用，不能在外部使用。之間通過；分割語句。

5.2 迴圈語句for

go只有for一個迴圈語句關鍵字，但支援3種形式
初始化和步進表示式可以是多個值
條件語句每次迴圈都會被重新檢查，因此不建議在條件語句中使用函式，儘量提前計算好條件並以變數或常量代替。
左大括號必須和條件語句在同一行

1. for init; condition; post {} // 和c語言的for一樣
2. for condition {} //while
3. for {}  //for(;;)

init： 一般為賦值表示式，給控制變數賦初值；一定在這裡賦初值，不然出錯
condition： 關係表示式或邏輯表示式，迴圈控制條件；
post： 一般為賦值表示式，給控制變數增量或減量。

for語句執行過程如下：
1）先對錶達式1賦初值；
2）判別賦值表示式init是否滿足給定條件，若其值為真，滿足迴圈條件，則執行迴圈體內語句，然後執行post，進入第二次迴圈，再判別condition；否則判斷condition的值為假，不滿足條件，就終止for迴圈，執行迴圈體外語句。

for 迴圈的 range 格式可以對 slice、map、陣列、字串等進行迭代迴圈。格式如下：

for key, value := range oldMap {
    newMap[key] = value
}

關鍵字range會返回兩個值，第一個值是當前迭代到的索引位置，第二個值是該位置對應元素值的一份副本。而不是返回對該元素的引用。

switch語句
switch語句預設情況下case最後自帶break語句，匹配成功後就不會執行其他case，如果我們需要執行後面的case，可以使用fallthrough。
其中var1可以是任何型別，val1和val2可以是同型別的任意值，型別不被侷限於常量或證照，但必須是相同的型別，或者最終結果為相同型別的表示式。可以同時測試多個可能符合條件的值，使用逗號分隔它們。例如 case val1,val2,val3。

switch var1 {
   case val1:
       ...
   case val2:
       ...
   default:
       ...
}

跳轉語句goto,break,continue

三個語法都可以配合標籤使用。
標籤名區分大小寫，若不適用會造成編譯錯誤。
Break與continue配合標籤可用於多層迴圈的跳出。
Goto是調整執行位置，與其他2個語句配合標籤的結果並不相同。標籤值是包含接下來的一個語句，continue是退出這個標籤的值。

6 .陣列、切片、map

6.1 陣列

　　定義陣列的格式： var <varName> [n]<type> ,n >= 0(表示陣列的元素個數)。

var a [2]int
var b [1]int

　　記住ab是不同的型別，不能直接賦值，元素個數也是陣列型別的一種。需要使用迴圈語句進行操作。也可以不指定陣列元素的個數。

a := [...]int{1,2,3} //元素個數為3個
a := [...]int{0:1,1:2}//位置0賦值為1，位置1賦值為2
a := new([10]int)

陣列長度也是型別的一部分，因此具有不同長度的陣列為不同型別。
注意區分指向陣列的指標和指標陣列
陣列在go中為值型別，不是引用型別，會全部拷貝值
陣列之間可以使用==或！=進行比較，但不可以使用<或>
可以使用new來建立陣列，此方法返回一個指向陣列的指標
go支援多維陣列。

　　多維陣列的宣告如下所示，其中第一維度行的數量是可以省略的，使用...代替。

arr := [2][3]int{
    {1, 2, 3},
    {2, 3, 4}}
表示2個元素，每個元素是一維陣列，有三個元素。

6.2 切片slice

其本身並不是陣列，它指向底層的陣列，使用[]來做宣告
作為變長陣列的替代方案，可以關聯底層陣列的區域性或全部
屬於引用型別
可以直接建立或從底層陣列獲取生成
使用len()獲取元素個數，cap()獲取容量
一般使用make()建立
如果多個slice指向相同底層陣列，其中一個的值改變會影響全部
make([]T,len,cap)
其中cap可以省略，則和len的值相同
len表示存數的元素個數，cap表示容量

//從陣列初始化
var arr = [...]int{1,2,3}
var slice_a []int
slice_a = arr[1:2]//下標位置，[1,2),包括首位置，不包含末尾的2位置

常用基本操作：

- Reslice:

Reslice時索引以被slice的切片為準
索引不可以超過被slice的切片容量的cap()值
索引越界不會導致底層陣列的重新分配而是引發錯誤

- Append

可以在slice尾部追加元素
可以將一個slice追加在另一個slice尾部
如果最終長度未超過追到到slice的容量則返回原始slice
如果超過追加到的slice的容量則將重新分配陣列並拷貝原始資料
使用...運算子將一個切片的所有元素追加到另一個切片中

append(s1,s2...)

- copy

copy(s1,s2),必須保證s1有足夠的空間來儲存s2的值。

- 多維切片

slice := [][]int{{1, 2}, {3, 4}}

使用切片做值函式傳遞時，以值的形式傳遞切片，由於切片的尺寸很小，所以成本很低，與切片關聯的資料儲存在底層陣列中，不屬於切片本身，所以切片的效率很高。slice的拷貝可以使用 s2 := s1[:],拷貝首元素省略，拷貝末尾元素也可以省略，:表示拷貝全部元素。

6.3 map

類似其他語言中的雜湊表或者字典，以key-value形式儲存資料
key必須是支援==或！=比較運算的型別，不可以是函式、map或者slice
map查詢比線性搜尋快很多，但比使用索引訪問資料的型別慢100倍
map使用make()建立，支援:=這種簡寫方式。
make([keyType]valueType,cap),cap表示容量，可省略
超出容量時會自動擴容，但儘量提供一個合理的初始值
使用len()獲取元素個數
鍵值對不存在時自動新增，使用delete()刪除某鍵值對
使用for range對map和slice進行迭代操作

delete(m,1)//map名稱加上需要刪除的下標位置

記住每個map都必須進行單獨的初始化操作。使用make進行初始化操作。有幾層map就需要使用幾次make進行初始化操作。

map的迭代操作

for k,v := range m {}

7.函式function

go函式不支援巢狀，過載和預設引數
但支援以下特性
- 無需宣告原型、不定長度變參、多返回值、命名返回值引數
- 匿名函式、閉包
定義函式使用關鍵字func，且左大括號不能另起一行
函式也可以作為一種型別使用
函式宣告的基本結構如下:

func functionName(引數列表) 返回值 {
    functionBody
        .
        .
        .
    return 語句
}

不定長變參的使用
不定長變參使用...表示，要放在所有的引數最後面，傳入的a變為一個slice

func A (a ...int) {}

閉包closure
閉包就是在一個函式中宣告一個匿名函式，然後返回這個匿名函式。

func f(i int) func() int {
     return func() int {
         i++
         return i
     }
}

defer
- 　執行方式類似其他語言的解構函式，在函式體執行結束之後按照呼叫順序的相反順序逐個執行
- 　即使函式發生嚴重錯誤也會執行
- 　支援匿名函式的呼叫
- 　常用於資源清理、檔案關閉、解鎖以及記錄時間等操作
- 　通過與匿名函式配合可在return之後修改函式計算結果
- 　如果函式體內某個變數作為defer時匿名函式的引數，則在定義defer時即已經獲得了拷貝，否則則是引用某個變數的地址。
- go沒有異常機制，但有panic/recover模式來處理錯誤
- panic可以在任何地方引發，但recover只有在defer呼叫的函式中有效

defer,panic,recover

go中可以丟擲一個panic的異常，然後在defer中通過recover捕獲這個異常，然後正常處理

func B() {
    defer func() {
        if err := recover(); err != nil {
            fmt.Println("Recover in B")
        }
    }()
    panic("Panic in B")
}

程式碼分析

func main() {
    var fs = [4]func(){}

    for i := 0; i < 4; i++ {
        defer fmt.Println("defer i = ", i)
        defer func() {
            fmt.Println("defer_closure i = ", i)
        }()
        fs[i] = func() { fmt.Println("closure i = ", i) }
    }

    for _, f := range fs {
        f()
    }
}

因為defer是逆序執行的，在i變為4之後，閉包中指向的是i的地址，所以閉包中的i的值都是指向i=4的地址。

8 方法、介面和反射

8.1 方法

go語言的method類似於一個函式，只是函式名前多了個繫結型別引數---receiver，基本格式如下：

func (recv receiver_type) methodName (引數列表)（返回值）{...}

記住命名規範，在結構體中的欄位名和方法名必須首字母大寫

　　　　method中的receiver可以是內建型別、自定義型別、結構體或指標型別。

go雖沒有class，但是有method
通過顯示說明receiver來實現與某個型別的組合
只能為同一個包中的型別定義方法
receiver可以是型別的值或者指標
不存在方法過載
可以使用值或指標來呼叫方法，編譯器會自動完成轉換
從某種意義來說，方法是函式的語法糖，因為receiver其實就是方法所接收的第一個採納數
如果外部結構和嵌入結構存在同名方法，則優先呼叫外部結構的方法
型別別名不會擁有底層型別所附帶的方法
方法可以呼叫結構中的非公開欄位

　　不同包中大小寫變數方法才有許可權的區別，同一個包中可以訪問private欄位的內容，大寫的public許可權可以被不同包之間訪問。type tz int，記住tz i和int i還是不同的型別，前面的i屬於tz型別。要兩者相加必須使用強制型別轉換。

8.2 介面

介面是一個或多個方法簽名的集合
只要某個型別擁有該介面的所有方法簽名，即算實現該介面，無需顯示宣告實現了哪個介面，這稱為Structural Typing
介面只有方法宣告，沒有實現，沒有資料欄位
介面可以匿名嵌入其他介面，或嵌入到結構中
將物件賦值給介面時，會發生拷貝。而介面內部儲存的是指向這複製品的指標，既無法修改複製品的狀態，也無法獲取指標
只有當介面儲存的型別和物件都為nil時，介面才等於nil
介面呼叫不會做receiver的自動轉換
介面同樣支援匿名欄位方法
介面也可實現類似oop中的多型
空介面可以作為任何型別資料的容器

介面是用來定義行為的型別，這些被定義的行為不由介面直接實現，而是通過方法由使用者定義的型別實現。
型別斷言

通過型別斷言的ok pattern可以判斷介面中的資料型別
使用type switch則可針對空介面進行比較全面的型別判斷

介面轉換

可以將擁有超集的介面轉換為子集的介面

8.3 反射reflection

反射可大大提高程式的靈活性，使得interface{}有更大的發揮餘地
反射使用type（）和valueof函式從介面中獲取目標物件資訊
反射會將匿名欄位作為獨立欄位
想要利用反射修改物件狀態，前提是interface.data是settable，即pointer-interface
通過反射可以動態呼叫方法

　　MethodByName（）方法使用原物件的方法名name獲取該方法的Value值，如果所訪問的方法不存在，MethodByName會返回0.
在go語言中傳遞給方法的引數要和方法定義的引數型別保持一致，為了處理變參這種複雜情況，傳遞給被呼叫方法的引數通常首先儲存在一個Slice中，然後在複製到引數列表中。

9.併發

協程coroutine
協程本質是一種使用者態執行緒，不需要作業系統進行搶佔性排程，而且在真正執行的時候中寄存於執行緒中。因此，協程系統開銷極小，可以有效提高執行緒任務的併發性，避免高併發模式下執行緒併發的缺點。協程最大的優勢在於輕量級，可以輕鬆建立上百萬個而不是導致系統資源衰竭，系統最多能建立的程式、執行緒的數量卻少的可憐。使用協程的優點是程式設計簡單，結果清晰。但是缺點就是需要語言的支援，如果語言不支援，則需要使用者在程式中自行進行排程。
定義普通函式之後，呼叫時候前面加上go關鍵字就可以了。
通道Channel
- Channel是goroutine溝通的橋樑，大都是阻塞同步的
- 通過make進行建立，close關閉
- channel是引用型別
- 可以使用for range來迭代不斷操作channel
- 可以設定單向或雙向通道
- 可以設定快取大小，在未被填滿前不會發生阻塞
- Select
  - 可處理一個或多個channel的傳送與接收
  - 同時有多個可用的channel時按隨機順序處理
  - 可用空的select來阻塞main函式
  - 可設定超時

var varName chan elementType
var c chan int //和普通變數相比，只是增加了一個chan
ch := make(chan int) // 使用make函式直接宣告並初始化channel

9.1 channel資料的接收和傳送

Channel的主要用途是在不同的Goroutine之間傳遞資料，它使用通道運算子<-接收和傳送資料，將一個資料傳送(寫入)至channe的方法是 ch <- value

向Channel寫入資料通常會導致程式阻塞，知道其他Goroutine從這個Channe中讀取資料，從Channel中接收（讀取）資料的語法如下： value := <- ch
如果沒有寫入資料，那麼在讀取的時候也會阻塞，直到寫入資料為止。
關閉Channel的方法close(chanName)，在關閉一個channel之後，使用者還需要判斷Channel是否關閉，可以使用多重返回值的方法：

value,ok := <- ch

只需要看第二個bool返回值極客，如果返回值是false則表示Channel已關閉。

只有傳送端（另一端正在等待接收）才能關閉Channel，只有接收端才能獲得關閉狀態，Close呼叫不是必需的，但是如果接收端使用range或者迴圈接收資料，就必須呼叫Close，否則就會導致“throw: all gorountines are asleep-deadlock”
單向Channel
- 只能接收的Channel變數定義格式var chanName chan <- ElementType
- 只能傳送的Channel變數定義格式var chanName <- chan ElementType 在定義了Channel之後，還需要對其進行初始化操作，可以由一個已定義的雙向Channel轉換而來。

ch := make(chan int)
chRead := <- chan int(ch)
chWrite := chan <- int(ch)

- 非同步Channel
在Goroutine間傳輸大量資料的時候，可以使用非同步通道（Asynchronous-channel）,類比訊息佇列的效果。
非同步Channel就是給Channel設定一個buffer值，在buffer未寫滿的情況下，不阻塞傳送操作。buffer指的是被緩衝的資料物件的數量，而不是指記憶體大小。

非同步Channel的建立方法：ch := nake(chan int,1024)該例建立了一個1024的int型別的Channel。

9.2 select機制和超時機制

select機制每個case語句必須是一個I/O操作，其基本結構如下：

select {
    case <- chan1:
        //如果chan1成功讀取資料，則進行該case處理語句。
    case <- chan2:
        //如果chan2成功讀取資料，則進行改該case處理語句。
    default:
        // 如果上面都沒有成功，則進入default處理流程。
}

超時機制
超時機制是一種解決通訊死鎖問題的機制，通常會設定一個超時引數，通訊雙方如果在設定的時間內仍然沒有處理完任務，則該處理過程就會被終止，並返回對應的超時資訊。

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