Golang快速入门:从菜鸟变大佬

最近写了不少Go代码,但是写着写着,还是容易忘,尤其是再写点Python代码后。所以找了一篇不错的Golang基础教程,翻译一下,时常看看。

原文链接: 「Learning Go — from zero to hero」 by Milap Neupane

开始

Go是由各种 包 组成的。main包是程序的入口,由它告诉编译器,这是一个可执行程序,而不是共享包。main包定义如下:

package main

工作区

Go的工作区是由环境变量GOPATH决定的。你可以在工作区里随心所欲地写代码,Go会在GOPATH或者GOROOT目录下搜索包。注:GOROOT是Go的安装路径。

设置GOPATH为你想要的目录:

export 环境变量
export GOPATH=~/workspace
 进入工作区目录
cd ~/workspace

在工作区目录里创建mian.go文件。

package main

import (
 "fmt"
)

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

我们使用import关键字来引入一个包。func main是执行代码的入口,fmt是Go的内置包,主要用来格式化输入/输出。而Println是fnt中的一个打印函数。

想要运行Go程序,有两种方法。

方法一

大家都知道,Go是一门编译型语言,所以在执行之前,我们需要先编译它。

> go build main.go

这个命令会生成二进制可执行文件 main,然后我们再运行它。

> ./main 
 Hello World!

方法二

一个go run命令就可以搞定。

go run main.go
 Hello World!

注意:你可以在这个网站执行本文中的代码。

变量

Go中的变量都是显式声明的。Go是静态语言,因此声明变量时,就会去检查变量的类型。

变量声明有以下三种方式。

1) a的默认值为0
var a int

 2) 声明并初始化a,a自动赋值为int
var a = 1

 3) 简写声明
message := "hello world"

还可以在一行声明多个变量

var b, c int = 2, 3

数据类型

数字,字符串 和 布尔型

Go 支持的数字存储类型有很多,比如int,int8,int16,int32,int64,uint,uint8,uint16,uint32,uint64,uintptr等等。

字符串类型存储一个字节序列。使用string关键字来声明。

布尔型使用bool声明。

Go还支持复数类型数据类型,可以使用complex64complex128进行声明。

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

数组, 分片 和 映射Map

数组是包含同一数据类型的元素序列,在声明时确定数组长度,因此不能随意扩展。

数组的声明方式如下:

var a [5]int

多维数组的声明方式如下:

var multiD [2][3]int

Go中的数组有一定限制,比如不能修改数组长度、不能添加元素、不能获取子数组。这时候,更适合使用slice[分片]这一类型。

分片用于存储一组元素,允许随时扩展其长度。分片的声明类似数组,只是去掉了长度声明。

var b []int

这行代码会创建一个 0容量、0长度的分片。也可以使用以下代码 设置分片的容量和长度。

// 初始化一个长度为5,容量为10的分片
numbers := make([]int,5,10)

实际上,分片是对数组的抽象。分片使用数组作为底层结构。一个分片由三部分组成:容量、长度和指向底层数组的指针。

Golang快速入门:从菜鸟变大佬插图1

使用append或者copy方法可以扩大分片的容量。append方法在分片的末尾追加元素,必要时会扩大分片容量。

numbers = append(numbers, 1, 2, 3, 4)

还可以使用copy方法来扩大容量。

// 创建一个更大容量的分片
number2 := make([]int, 15)
// 把原分片复制到新分片
copy(number2, number)

如何创建一个分片的子分片呢?参考以下代码。

// 创建一个长度为4的分片
number2 = []int{1,2,3,4}
fmt.Println(numbers) // -> [1 2 3 4]
// 创建子分片
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]

Map也是Go的一种数据类型,用于记录键值间的映射关系。使用以下代码创建一个map。

var m map[string]int

// 新增 键/值
m[clearity] = 2
m[simplicity] = 3
// 打印值
fmt.Println(m[clearity]) // -> 2
fmt.Println(m[simplicity]) // -> 3

这里,m是一个键为string,值为int的map变量。

类型转换

接下来看一下如何进行简单的类型转换。

a := 1.1
b := int(a)
fmt.Println(b)
//-> 1

并非所有的数据类型都能转换成其他类型。注意:确保数据类型与转换类型相互兼容。

条件语句

if else

参考以下代码中的if-else语句进行条件判断。注意:花括号与条件语句要在同一行。

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")
}

switch case

switch-case用于组织多个条件语句,详看以下代码

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

循环

Go中用于循环的关键字只有一个for

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

以上代码类似于C语言中的while循环。另一种循环方式如下:

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

Go中的死循环

for {
}

指针

Go提供了指针,用于存储值的地址。指针使用*来声明。

var ap *int

这里的ap变量即指向整型的指针。使用&运算符获取变量地址,*运算符用来获取指针所指向的值。

a := 12
ap = &a

fmt.Println(*ap)
// => 12

以下两种情况,通常优先选用指针。

  • 把结构体作为参数传递时。因为值传递会耗费更多内存。
  • 声明某类型的方法时。传递指针后,方法/函数可以直接修改指针所指向的值。

比如:

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

函数

main包中的main函数是go程序执行的入口,除此以外,我们还可以定义其他函数。

func add(a int, b int) int {
 c := a + b
 return c
}
func main() {
 fmt.Println(add(2, 1))
}
//=> 3

如上所示,Go中使用func关键字加上函数名来定义一个函数。函数的参数需要指明数据类型,最后是返回的数据类型。

函数的返回值也可以在函数中提前定义:

func add(a int, b int) (c int) {
  c = a + b
  return
}
func main() {
  fmt.Println(add(2, 1))
}
//=> 3

这里c被定义为返回值,因此调用return语句时,c会被自动返回。

你也可以一次返回多个变量:

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)
  fmt.Println(sum)
}

方法、结构体和接口

Go 不是完全面向对象的语言,但是有了 方法、结构体和接口,它也可以达到面向对象的效果。

Struct 结构体

结构体包含不同类型的字段,可用来对数据进行分组。例如,如果我们要对Person类型的数据进行分组,那么可以定义一个人的各种属性,包括姓名,年龄,性别等。

type person struct {
  name string
  age int
  gender string
}

有了Person类型后,现在来创建一个 Person对象:

//方法 1: 指定参数和值
p = person{name: "Bob", age: 42, gender: "Male"}

//方法 2: 仅指定值
person{"Bob", 42, "Male"}

可以使用.来获取一个对象的参数。

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

也可以通过结构体的指针对象来获取参数。

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

方法

方法是一种带有接收器的函数。接收器可以是一个值或指针。我们可以把刚刚创建的Person类型作为接收器来创建方法:

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"}
  
  // 使用 . 来调用方法 
  pp.describe()
  // => Bob is 42 years old
  pp.setAge(45)
  fmt.Println(pp.age)
  //=> 45
  pp.setName("Hari")
  fmt.Println(pp.name)
  //=> Bob
}

注意,此处的接收器是一个指针,方法中对指针进行的任何修改,都可以反映在接收器pp上。这样可以避免复制带来的内存消耗。

注意:上面示例中,age被修改了,而name不变。因为只有setAge传入的是指针类型,可以对接收器进行修改。

接口

在Go中,接口是方法的集合。接口可以对一个类型的属性进行分组,比如:

type animal interface {
  description() string
}

animal是一个接口。通过实现animal接口,我们来创建两种不同类型的动物。

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,我们创建了一个类型为animal的变量a。然后,给动物指定蛇和猫的类型,并打印a.description

在Go中,所有的代码都写在包里面。main包是程序执行的入口,Go自带了很多内置包,最有名的就是刚刚用过的fmt包。

Go packages in the main mechanism for programming in the large that go provides and they make possible to divvy up a large project into smaller pieces.— Robert Griesemer

安装一个包

go get 
// 举个栗子
go get github.com/satori/go.uuid

包默认安装在GOPATH环境变量设置的工作区中。可以使用cd $GOPATH/pkg命令进入目录,查看已安装的包。

自定义包

首先创建一个custom_package文件夹

> mkdir custom_package
> cd custom_package

假设要创建一个person包,首先在custom_package目录下创建一个person文件夹。

> mkdir person
> cd person

然后创建一个person.go文件

package person
func Description(name string) string {
  return "The person name is: " + name
}
func secretName(name string) string {
  return "Do not share"
}

现在需要安装这个包,以便引入并使用它。

> go install
注意:如果以上命令报错,确认一下GO111MODULE环境变量是否设置正确,参考链接

然后回到custom_package目录下,创建一个main.go文件。

package main
import(
  "custom_package/person"
  "fmt"
)
func main(){ 
  p := person.Description("Milap")
  fmt.Println(p)
}
// => The person name is: Milap

现在,就可以引入包,并调用Description方法了。注意,secretName方法是小写字母开头的私有方法,所以不能被外部调用。

包的文档

Go内置了对包文档的支持。运行以下命令生成文档:

go doc person Description

这将为person包生成Description函数的文档。请使用以下命令运行Web服务器,查看文档:

godoc -http=":8080"

打开这个链接http://localhost:8080/pkg/,就能看到文档了。

Go中的一些内置包

fmt

fmt包实现了格式化I/O功能。我们已经使用过这个包打印内容到标准输出流了。

json

另外一个很有用的包是json,用来编码/解码Json数据。

// 编码
package main

import (
  "fmt"
  "encoding/json"
)

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

import (
  "fmt"
  "encoding/json"
)

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

使用Unmarshal解码json字节时,第一个参数是json字节,第二个是期望解码后的结构体指针。注意:json:"page"负责把page映射到结构体中的PageNumber字段上。

错误处理

报错是程序中的意外产物。假如我们正在使用API调用一个外部服务。这个API调用可能成功,也可能失败。比如,可以使用以下方法,处理报错:

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)
}

返回自定义错误

在写函数时,我们可能会遇到需要报错的情景,这时可以返回一个自定义的error对象。

func Increment(n int) (int, error) {
  if n < 0 {
    // return error object
    return nil, 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)
  }
}

大部分的内置包或者外部包,都有自己的报错处理机制。因此我们使用的任何函数可能报错,这些报错都不应该被忽略,应该像上面示例中,在调用函数的地方,优雅地处理报错。

Panic

当程序在运行过程中,突然遇到了未处理的报错,就会导致panic。在Go中,更推荐使用error对象,而不是panic来处理异常。发生panic后,程序会停止运行,但会运行defer语句代码。

//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)
}

Defer

Defer语句总是在函数最后执行。

在上面的栗子中,我们触发了panic,但是defer语句依然会在最后执行。Defer适用于 需要在函数最后执行某些操作的场景,比如关闭文件。

并发

Go在设计时考虑了并发性。 Go中的并发可以通过轻量级线程Go routines来实现。

Go routine

Go routine是一个函数,它可以与另一个函数并行或并发执行。 创建Go routine非常简单,只需在函数前面添加关键字go,就可以使其并行执行。 同时,它很轻量级,因此可以创建上千个routine

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

上面的示例中,c函数是一个Go routine,与main函数中的线程并行。有时我们想在多个线程之间共享资源。 Go倾向于不与另一个线程共享变量,因为这会增加死锁和资源等待的可能。但是仙人自有妙招,就是接下来讲到的go channel

Channels

我们可以使用channel在两个routine之间传递数据。创建channel时,需要指定其接收的数据类型。

c := make(chan string)

通过上面创建的channel,我们可以发送/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"

接收方channel会一直等待发送方发数据到channel

单向channel

在某些场景下,我们希望Go routine只接收数据但不发送数据,反之亦然。 这时,我们可以创建一个单向channel

package main

import (
 "fmt"
)

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

// sc函数:只能发送数据给 channel,不能接收数据
func sc(ch chan<- string) {
 ch <- "hello"
}

使用select语句在Go routine中处理多个channel

一个函数可能正在等待多个通道。这时,我们可以使用select语句。

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"
}
// => The first to arrive is:
// => speed 2

Buffered channel

在Go中,你还可以使用缓冲区channel,如果缓冲区已满,发送到该channel的消息将被阻塞。

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!

最后唠唠嗑

为什么Golang能够成功呢?

Simplicity… — Rob-pike因为简单…

好了,本文终于结束了!你从菜鸟变成大佬了吗?开个玩笑,希望看完能有所收获。

作者:wwwn出处:博客园原文链接:https://www.cnblogs.com/wwwn/p/12804506.html

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