Java程序员学习Go语言—之一

转载：https://www.luozhiyun.com/archives/206

GOPATH 工作空间

GOPATH简单理解成Go语言的工作目录，它的值是一个目录的路径，也可以是多个目录路径，每个目录都代表Go语言的一个工作区（workspace）。

在GOPATH放置Go语言的源码文件（source file），以及安装（install）后的归档文件（archive file，也就是以“.a”为扩展名的文件）和可执行文件（executable file）。

源码安装

比如，一个已存在的代码包的导入路径是

github.com/labstack/echo，

那么执行命令进行源码的安装

go install github.com/labstack/echo

在安装后如果产生了归档文件（以“.a”为扩展名的文件），就会放进该工作区的pkg子目录；如果产生了可执行文件，就可能会放进该工作区的bin子目录。

上面该命令在安装后生成的归档文件的相对目录就是 github.com/labstack， 文件名为echo.a。

除此之外，归档文件的相对目录与pkg目录之间还有一级目录，叫做平台相关目录。平台相关目录的名称是由build（也称“构建”）的目标操作系统、下划线和目标计算架构的代号组成的。

比如，构建某个代码包时的目标操作系统是Linux，目标计算架构是64位的，那么对应的平台相关目录就是linux_amd64。

代码块中的重名变量

我们来看一下下面的代码：

var block = "package"

func main() {
	block := "function"
	{
		block := "inner"
		fmt.Printf("The block is %s.\n", block)
	}
	fmt.Printf("The block is %s.\n", block)
	blockFun()
}

这个命令源码⽂件中有四个代码块，它们是：全域代码块、main包代表的代码块、main函数代表的代码块，以及在main函 数中的⼀个⽤花括号包起来的代码块。

如果运行该代码，那么会得到如下结果：

The block is inner.
The block is function.

在go中，首先，代码引⽤变量的时候总会最优先查找当前代码块中的那个变量。

其次，如果当前代码块中没有声明以此为名的变量，那么程序会沿着代码块的嵌套关系，从直接包含当前代码块的那个代 码块开始，⼀层⼀层地查找。

⼀般情况下，程序会⼀直查到当前代码包代表的代码块。如果仍然找不到，那么Go语⾔的编译器就会报错了。

所以上面的例子中，main代码块首先无法引用到最内层代码块中的变量，最内层的代码块也会优先去找自己代码块的变量。

需要注意一点的是，在不同的代码块中，变量的名字可以相同但是类型可以不同的。

其实如果使用过java，就会发现这些都和java的变量申明是一样的。

变量的类型

判断变量类型

在java中，我们可以用instanceof来判断类型，在go中要稍微麻烦一点，具体的如下：

func main() {
	container := map[int]string{0: "zero", 1: "one", 2: "two"}
	fmt.Printf("The element is %q.\n", container[1])

	value2, ok2 := interface{}(container).(map[int]string)
	value1,   ok1 := interface{}(container).([]string)
	fmt.Println(value1)
	fmt.Println(value2)
	if !(ok1 || ok2) {
		fmt.Printf("Error: unsupported container type: %T\n", container)
		return
	}
}

也就是说需要通过interface{}(container).(map[int]string)这样的一句表达式来实现判断类型。

它包括了⽤来把container变量的值转换为空接⼝值的interface{}(container)。 以及⼀个⽤于判断前者的类型是否为map类型 map[int]string 的 .(map[int]string)。

这个表达式返回两个变量，ok代表是否判断成功，如果为true，那么被判断的值将会被自动转换为map[int]string，否则value将被赋 予nil（即“空”）。

强制类型转换

我们一般可以通过如下的方式实现类型转换：

	var srcInt = int16(-255)
	dstInt := int8(srcInt)
	fmt.Println(dstInt)

在上面的类型转换中需要注意的是，这里是范围大的类型转换成范围小的类型，Go语⾔会把在较⾼ 位置（或者说最左边位置）上的8位⼆进制数直接截掉，所以dstInt的值就是1。

类似的快⼑斩乱麻规则还有：当把⼀个浮点数类型的值转换为整数类型值时，前者的⼩数部分会被全部截掉。

所以在类型转换的时候要时刻提防类型范围的问题。

类型别名和潜在类型

别名类型与其源类型的区别恐怕只是在名称上，它们 是完全相同的。

type MyString = string

定义新的类型，这个类型会不同于其他任何类型。

type MyString2 string // 注意，这⾥没有等号。

如果两个值潜在类型相同，却属于不同类型，它们之间是可以进⾏类型转换的。如下：

type MyString string
str := "BCD"
myStr1 := MyString(str)
myStr2 := MyString("A" + str)

但是两个类型的潜在类型相同，它们的值之间也不能进⾏判等或⽐较，它们的变量之间也不能赋值。如下：

type MyString2 string
str := "BCD"
myStr2 := MyString2(str)

//myStr2 = str // 这里的赋值不合法，会引发编译错误。

//fmt.Printf("%T(%q) == %T(%q): %v\n",
		//	str, str, myStr2, myStr2, str == myStr2)  // 这里的判等不合法，会引发编译错误。

对于集合类的类型[]MyString2与[]string来说是不可以进⾏类型转换和比较的，因为[]MyString2与[]string的潜在类型不 同，分别是MyString2和string。如下：

type MyString string
strs := []string{"E", "F", "G"}
var myStrs []MyString
//myStrs := []MyString(strs) // 这里的类型转换不合法，会引发编译错误。

管道channel

通道类型的值本身就是并发安全的，这也是Go语⾔⾃带的、唯⼀⼀个可以满⾜并发安全性的类型。

当容量为0时，我们可以称通道为⾮缓冲通道，也就是不带缓冲的通道。⽽当容量⼤于0时，我们可以称为缓冲通道，也就是 带有缓冲的通道。

⼀个通道相当于⼀个先进先出（FIFO）的队列。也就是说，通道中的各个元素值都是严格地按照发送的顺序排列的，先被发 送通道的元素值⼀定会先被接收。元素值的发送和接收都需要⽤到操作符<-。我们也可以叫它接送操作符。⼀个左尖括号紧 接着⼀个减号形象地代表了元素值的传输⽅向。

func main() {
	ch1 := make(chan int, 3)
  //往channel中放入元素
	ch1 <- 2
	ch1 <- 1
	ch1 <- 3
  //往channel中获取元素
	elem1 := <-ch1
	fmt.Printf("The first element received from channel ch1: %v\n",
		elem1)
}

基本特性

1. 对于同⼀个通道，发送操作之间是互斥的，接收操作之间也是互斥的。

在同⼀时刻，Go语⾔的运⾏时系统（以下简称运⾏时系统）只会执⾏对同⼀个通道的任意个发 送操作中的某⼀个。直到这个元素值被完全复制进该通道之后，其他针对该通道的发送操作才可能被执⾏。

类似的，在同⼀时刻，运⾏时系统也只会执⾏，对同⼀个通道的任意个接收操作中的某⼀个。

另外，对于通道中的同⼀个元素值来说，发送操作和接收操作之间也是互斥的。例如，虽然会出现，正在被复制进通道但还未 复制完成的元素值，但是这时它绝不会被想接收它的⼀⽅看到和取⾛。

需要注意的是：进⼊通道的并不是在接收操作符右边的那个元素 值，⽽是它的副本。

1. 发送操作和接收操作中对元素值的处理都是不可分割的。
   
   如发送操作要么还没复制元素值，要么已经复制完毕，绝不会出现只复制了⼀部分的情况。

2. 发送操作在完全完成之前会被阻塞。接收操作也是如此。
   
   发送操作包括了“复制元素值”和“放置副本到通道内部”这两个步骤。

在这两个步骤完全完成之前，发起这个发送操作的那句代码会⼀直阻塞在那⾥。也就是说，在它之后的代码不会有执⾏的机 会，直到这句代码的阻塞解除。

⻓时间的阻塞

1. 缓冲通道
   
   如果通道已满，那么对它的所有发送操作都会被阻塞，直到通道中有元素值被接收⾛。

由于发送操作在这种情况下被阻塞后，它们所在的goroutine会顺序地进⼊通道内部的发送等待队列，所以通知的顺序总是公平的。

	// 示例1。
	ch1 := make(chan int, 1)
	ch1 <- 1
	//ch1 <- 2 // 通道已满，因此这里会造成阻塞。

	// 示例2。
	ch2 := make(chan int, 1)
	//elem, ok := <-ch2 // 通道已空，因此这里会造成阻塞。
	//_, _ = elem, ok
	ch2 <- 1

1. ⾮缓冲通道

⽆论是发送操作还是接收操作，⼀开始执⾏就会被阻塞，直到配对的操作也开始执⾏，才 会继续传递。由此可⻅，⾮缓冲通道是在⽤同步的⽅式传递数据。也就是说，只有收发双⽅对接上了，数据才会被传递。

	ch1 := make(chan int )
	ch1 <- 10
	fmt.Println("End." )//这里会造成阻塞。

关闭通道

对于⼀个已初始化的通道来说，如果通道一旦关闭，再对它进⾏发送操作，就会 引发panic。

如果试图关闭⼀个已经关闭了的通道，也会引发panic。

所以我们在关闭通道的时候应当让发送方做这件事，接收操作是可以感知到通道的关闭的，并能够安全退出。

如果通道关闭时，⾥⾯还有元素值未被取出，那么接收表达式的第⼀个结果，仍会是通道中的某⼀个元素值，⽽第⼆个 结果值⼀定会是true。

func main() {
	ch1 := make(chan int, 2)
	// 发送方。
	go func() {
		for i := 0; i < 10; i++ {
			fmt.Printf("Sender: sending element %v...\n", i)
			ch1 <- i
		}
		fmt.Println("Sender: close the channel...")
		close(ch1)
	}()

	// 接收方。
	for {
		elem, ok := <-ch1
		if !ok {
			fmt.Println("Receiver: closed channel")
			break
		}
		fmt.Printf("Receiver: received an element: %v\n", elem)
	}

	fmt.Println("End.")
}

单向通道

如下，这表示了这个通道是单向的，并且只能发⽽不能收。

var uselessChan = make(chan<- int, 1)

单向通道最主要的⽤途就是约束其他代码的⾏为。

例如：

func main() {
	// 初始化一个容量为3的通道
	intChan1 := make(chan int, 3)
	//将通道传入到函数中
	SendInt(intChan1)
}
//使用单向通道限制这个函数只能放入元素到通道中
func SendInt(ch chan<- int) {
	ch <- rand.Intn(1000)
}

在SendInt函数中的代码只能 向参数ch发送元素值，⽽不能从它那⾥接收元素值。这就起到了约束函数⾏为的作⽤。

同样单通道也可以作为函数的返回值：

func main() {
	intChan2 := getIntChan()
	for elem := range intChan2 {
		fmt.Printf("The element in intChan2: %v\n", elem)
	}
}

func getIntChan() <-chan int {
	num := 5
	ch := make(chan int, num)
	for i := 0; i < num; i++ {
		ch <- i
	}
	close(ch)
	return ch
}

函数getIntChan会返回⼀个<-chan int类型的通道，这就意味着得到该通道的程序，只能从通道中接收元素值。

select多路选择

select语句与通道联⽤

select语句只能与通道联⽤，它⼀般由若⼲个分⽀组成。每次执⾏这种语句的时候，⼀般只有⼀个分⽀中的代码会被运⾏。

我们通过下面的例子来展示：

func example1() {
	// 准备好几个通道。
	intChannels := [3]chan int{
		make(chan int, 1),
		make(chan int, 1),
		make(chan int, 1),
	}
	// 随机选择一个通道，并向它发送元素值。
	index := rand.Intn(3)
	fmt.Printf("The index: %d\n", index)
	intChannels[index] <- index
	// 哪一个通道中有可取的元素值，哪个对应的分支就会被执行。
	select {
	case <-intChannels[0]:
		fmt.Println("The first candidate case is selected.")
	case <-intChannels[1]:
		fmt.Println("The second candidate case is selected.")
	case elem := <-intChannels[2]:
		fmt.Printf("The third candidate case is selected, the element is %d.\n", elem)
	default:
		fmt.Println("No candidate case is selected!")
	}
}

在使用select语句中，需要注意：

1. 如果像上述示例那样加⼊了默认分⽀，那么⽆论涉及通道操作的表达式是否有阻塞，select语句都不会被阻塞。如果那 ⼏个表达式都阻塞了，或者说都没有满⾜求值的条件，那么默认分⽀就会被选中并执⾏。
2. 如果没有加⼊默认分⽀，那么⼀旦所有的case表达式都没有满⾜求值条件，那么select语句就会被阻塞。直到⾄少有⼀ 个case表达式满⾜条件为⽌。
3. select语句只能对其中的每⼀个case表达式各求值⼀次。
4. select语句包含的候选分⽀中的case表达式都会在该语句执⾏开始时先被求值，并且求值的顺序是依从代码编写的顺序 从上到下的。
5. 对于每⼀个case表达式，如果其中的发送表达式或者接收表达式在被求值时，相应的操作正处于阻塞状态，那么对 该case表达式的求值就是不成功的。
6. 如果select语句发现同时有多个候选分⽀满⾜选择条件，那么它就会⽤⼀种伪随机的算法在这些分⽀中选择⼀个并执⾏。

超时控制

select 里面会根据两个case的返回时间来选择运行，哪个先返回哪个就先执行，所以利用这个功能，可以实现超时返回。

func TestSelect(t *testing.T) {
	//select 里面会根据两个case的返回时间来选择运行
	//哪个先返回哪个就先执行
	//所以利用这个功能，可以实现超时返回
	select {
	case ret:=<-AsyncService():
		t.Log(ret)
	case <-time.After(time.Microsecond*100):
		t.Error("time out")
	}
}

func AsyncService() chan string {
	retCh := make(chan string,1)
	go func() {
		ret := service()
		fmt.Println("return result.")
		retCh <- ret
		fmt.Println("service exited.")
	}()
	return retCh
}

函数

接受其他的函数作为参数传⼊

我们可以先申明一个函数类型：

type operate func(x, y int) int

然后将这个函数当做参数传入到函数内

func calculate(x int, y int, op operate) (int, error) {
	if op == nil {
		return 0, errors.New("invalid operation")
	}
	return op(x, y), nil
}

闭包

可以借闭包在程序运⾏的过程中，根据需要⽣成功能不同的函数，继⽽影响后续的程序⾏为。

例如：

type calculateFunc func(x int, y int) (int, error)

func genCalculator(op operate) calculateFunc {
	return func(x int, y int) (int, error) {
		if op == nil {
			return 0, errors.New("invalid operation")
		}
		return op(x, y), nil
	}
}

func main() {
	x, y = 56, 78
	add := genCalculator(op)
	result, err = add(x, y)
	fmt.Printf("The result: %d (error: %v)\n",
		result, err)
}

参数值在函数中传递

分为两种类型来处理，值类型和引用类型

1. 值类型
   
   所有传给函数的参数值都会被复制，函数在其内部使⽤的并不是参数值的原 值，⽽是它的副本。

如下：

func main() {
	// 示例1。
	array1 := [3]string{"a", "b", "c"}
	fmt.Printf("The array: %v\n", array1)
	array2 := modifyArray(array1)
	fmt.Printf("The modified array: %v\n", array2)
	fmt.Printf("The original array: %v\n", array1)
	fmt.Println()

}

// 示例1。
func modifyArray(a [3]string) [3]string {
	a[1] = "x"
	return a
}

返回的是：

The array: [a b c]
The modified array: [a x c]
The original array: [a b c]

由于数组是值类型，所以每⼀次复制都会拷⻉它，以及它的所有元素值。我在modify函数中修改的只是原数组的副本⽽已， 并不会对原数组造成任何影响。

1. 引用类型
   
   对于引⽤类型，⽐如：切⽚、字典、通道，像上⾯那样复制它们的值，只会拷⻉它们本身⽽已，并不会拷⻉它们引⽤的 底层数据。也就是说，这时只是浅表复制，⽽不是深层复制。

以切⽚值为例，如此复制的时候，只是拷⻉了它指向底层数组中某⼀个元素的指针，以及它的⻓度值和容量值，⽽它的底层数 组并不会被拷⻉。

如下：

func main() {
	slice1 := []string{"x", "y", "z"}
	fmt.Printf("The slice: %v\n", slice1)
	slice2 := modifySlice(slice1)
	fmt.Printf("The modified slice: %v\n", slice2)
	fmt.Printf("The original slice: %v\n", slice1)
	fmt.Println()
}
func modifySlice(a []string) []string {
	a[1] = "i"
	return a
}

返回：

The slice: [x y z]
The modified slice: [x i z]
The original slice: [x i z]

由于类modifySlice传入的是一个指针的引用，所以当指针所指向的底层数组发生变化，那么原值就会发生变化。

1. 引用类型和值类型结合的类型

如下：

func main() {
	complexArray1 := [3][]string{
		[]string{"d", "e", "f"},
		[]string{"g", "h", "i"},
		[]string{"j", "k", "l"},
	}
	fmt.Printf("The complex array: %v\n", complexArray1)
	complexArray2 := modifyComplexArray(complexArray1)
	fmt.Printf("The modified complex array: %v\n", complexArray2)
	fmt.Printf("The original complex array: %v\n", complexArray1)
}

func modifyComplexArray(a [3][]string) [3][]string {
	a[1][1] = "s"
	a[2] = []string{"o", "p", "q"}
	return a
}

返回：

The complex array: [[d e f] [g h i] [j k l]]
The modified complex array: [[d e f] [g s i] [o p q]]
The original complex array: [[d e f] [g s i] [j k l]]

实际上还是和上面的一样的理论，传入modifyComplexArray方法的数组是复制的，但是数组里面的元素传的是引用，所以直接修改引用的切片值会影响到原来的值，但是直接以这样的方式a[2] = []string{"o", "p", "q"}新建了一个数组则不会改变。