Go语言程序设计

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Go语言概述
语言历史
Go语言也称为Golang,是由Google公司开发的一种静态强类型、编译型、语言原生支持并发、具有垃圾回收功能的编程语言。起源于2007年,并在2009年正式对外发布。Go语言是非常年轻的一门语言,它的主要目标是“兼具 Python 等动态语言的开发速度和 C/C++等编译型语言的性能与安全性”。

Go语言是编程语言设计的又一次尝试,是对类C语言的重大改进,它不但能让你访问底层操作系统,还提供了强大的网络编程和并发编程支持。Go语言的用途众多,可以进行网络编程、系统编程、并发编程等等。

Go语言的推出,旨在不损失应用程序性能的情况下降低代码的复杂性,具有“部署简单、并发性好、语言设计良好、执行性能好”等优势。

Go语言有时候被描述为“21世纪的C语言”。Go 从C语言继承了相似的表达式语法、控制流结构、基础数据类型、调用参数传值、指针等很多思想,还有C语言编译后的运行效率。

Go语言没有类和继承的概念,通过组合来实现代码复用,同时它通过接口(interface)的概念来实现多态性。所以Go语言的面向对象编程和传统面向对象语言(如C++和Java)并不相同。

Go语言有一个吉祥物,在会议、文档页面和博文中,大多会包含下图所示的 Go Gopher,这是才华横溢的插画家 Renee French 设计的,她也是 Go 设计者之一 Rob Pike 的妻子。

Go语言程序设计

语言特性
语法简单

Go语言的设计思想类似Unix的“少即是多”。Go语言的语法规则严谨,没有歧义,这使得Go语言简单易学。Go语言保留了指针,但通常情况下禁止指针运算(保留unsafe包操作指针的能力)。此外,Go语言还内置切片和字典,在保留运行性能的同时也提高了开发效率。

语言级别支持并发

主流的并发模型有多进程模型、多线程模型。和主流多并发模型不同,Go语言采用了基于CSP的协程实现,并且在运行时做了更深度的优化处理。这使得语言级别上并发编程变得极为容易,无须处理回调、也无需关注线程切换,只需要添加一个go关键字即可。

“通过通信去共享内存,而不是通过共享内存去通信”,go语言内置的channel数据结构配合go关键字实现并发通信及控制,这对于需要考虑内存可见性等问题的多线程模型来说,是一个良好的解决方案。

高效的垃圾回收

Go语言的每次升级,垃圾回收器必然是核心组件里修改最多的部分。从并发清理,到降低STW时间,直到Go的1.5版本实现并发标记,逐步引入三色标记和写屏障等等,都是为了能让垃圾回收在不影响用户逻辑的情况下更好地工作。从最开始的秒级别STW到目前的微秒级STW,Go语言开发团队一直在垃圾回收方面进行努力。

静态链接

静态编译的好处显而易见。将运行时、依赖库直接打包到可执行文件内部,简化了部署和发布操作,无须事先安装运行环境和下载诸多第三方库。虽然相比动态编译增加了可执行文件的大小,但是省去了依赖库的管理。随着微服务和容器化的发展,这也成为了Go语言的杀手锏之一,一个二进制文件即可运行服务。

标准库

功能完善、质量可靠的标准库为编程语言提供了有力的支持。在不借助第三方扩展的情况下,就可完成大部分基础功能开发,这大大降低了学习和使用成本。

Go语言标准库可以说极为丰富。其中值得称道的是net/http,仅须简单几条语句就能实现一个高性能 Web Server。

工具链

完整的工具链对于项目开发极为重要。Go语言在此做得相当不错,无论是编译、格式化、错误检查、帮助文档,还是第三方包下载、更新都有对应的工具。

值得一提的gofmt工具,为了解决开发者经常遇到的“代码风格不统一”的难题,官方直接通过gofmt指定一套标准,可以看出go语言在工程方面确实解决了许多实际问题。

此外Go语言内置完整测试框架,其中包括单元测试、性能测试、代码覆盖率、数据竞争,以及用来调优的pprof,这些都是保障代码能正确而稳定运行的必备利器。

Go语言应用场景
Go 语言从发布1.0版本以来备受众多开发者关注并得到广泛使用,Go 语言的简单、高效、并发特性吸引了众多传统语言开发者的加入,而且人数越来越多。

鉴于Go语言的特点和设计的初衷,Go语言作为服务器编程语言,很适合处理日志、数据打包、虚拟机处理、文件系统、分布式系统、数据库代理等;网络编程方面,Go语言广泛应用于Web应用、API应用、下载应用等;除此之外,Go语言还适用于内存数据库和云平台领域,目前国外很多云平台都是采用Go开发。

  • 服务器编程。例如处理日志、数据打包、虚拟机处理、文件系统等。

  • 分布式系统、数据库代理器、中间件等。例如Etcd。

  • 网络编程。这一块目前应用最广,包括Web应用、API应用、下载应用等等。

  • 开发云平台。目前国内外很多云平台在采用Go开发。

Go语言知名项目
Go发布之后,很多公司特别是云计算公司开始用Go重构他们的基础架构,很多基础设施都是直接采用Go进行了开发,诞生了许多热门项目。

基础设施

代表项目:docker、kubernetes、etcd、consul等。

数据库

代表项目:influxdb、cockroachdb等。

微服务

代表项目:go-kit、micro、kratos等。

安装Go语言
Go语言可用于FreeBSD、Linux、Windows和macOS等操作系统。有关对这些平台的要求,请参与Go语言网站列出的系统需求。

Go语言的官方网站为https://golang.org/,国内的用户可以访问https://golang.google.cn/dl/。通常情况下,按照本文的步骤进行安装不会出现问题,遇到安装问题的读者,请通过公众号与我联系。

Windows系统
下载链接

默认安装到C:\go目录下,建议不要更改安装目录。

GOPATH配置

安装完毕后需要配置GOPATH,GOPATH是Go语言用来存放第三方源码、二进制文件、类库等文件的路径。

1.例如系统用户名为demo,则需要新建以下三个目录:

  • C:\Users\demo\go\src 存放源码

  • C:\Users\demo\go\pkg 存放类库

  • C:\Users\demo\go\bin 存在二进制文件

2.环境变量设置:

  • 新增GOPATH,值为C:\Users\demo\go

  • 新增PATH(已存在则编辑),值为C:\Users\demo\go\bin

Linux系统
Linux具有众多发行版,如Ubuntu、CentOS、RedHat、Debian等等,所有发行版的安装步骤是一致的,区别是根据CPU架构选择不同的发布包。

常见的个人计算机CPU架构为amd64,下载amd64架构的发布包即可。

Linux配置命令

# 下载压缩包
wget https://golang.google.cn/dl/go1.15.8.linux-amd64.tar.gz
# 移动到opt目录
mv go1.15.8.linux-amd64.tar.gz /opt
# 解压
tar xf go1.15.8.linux-amd64.tar.gz
# 新建GOPATH目录
cd ~
mkdir go
cd go
mkdir pkg src bin
# 编辑 ~/.bashrc文件, 添加bin路径到PATH环境变量中
echo 'GOPATH=用户主目录/go' >> ~/.bashrc
echo 'PATH=/opt/go/bin:$GOPATH/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
# 更新环境变量
source ~/.bashrc
# 测试安装结果
go version

macOS系统
Apple公司于2020年发布了采用M1芯片(arm64架构)的硬件产品,支持M1芯片的Go语言版本为1.16,根据CPU架构选择对应的pkg包安装即可。

macOS配置命令

# 新建GOPATH目录
cd ~
mkdir go
cd go
mkdir pkg src bin
# 编辑 ~/.bashrc文件, 添加bin路径到PATH环境变量中
echo 'GOPATH=用户主目录/go' >> ~/.bashrc
echo 'PATH=$GOPATH/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
# 更新环境变量
source ~/.bashrc
# 测试安装结果
go version

配置集成开发环境
本节将介绍如何在本地计算机上配置集成开发环境,以下步骤使用macOS版本作为示例,其他操作系统类似。

Visual Studio Code(简称VSCode)是由微软开发的、同时支持Windows、Linux和macOS操作系统的开源编辑器,它支持测试,并且内置了git功能,提供了丰富的语言支持与常用编程工具。

  1. 打开官方网站 https://code.visualstudio.com/,点击蓝色按钮下载即可

  2. 新版本的VSCode不再内置中文语言包,需要安装语言包扩展。安装VSCode后打开VSCode编辑器,在扩展窗口中搜索“Chinese”,安装第一个即可。

Go语言程序设计
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3.用VSCode新建一个空项目,打开项目之后新建main.go,此时VSCode右下角会弹出Go工具链安装的提示,选择”Install All“即可。
编写HTTP服务器
代码

package main

import (
 "io"
 "net/http"
)

func main() {
 http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  io.WriteString(w, "hello world")
 })
 http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

程序结构说明

  • package 关键字声明文件所在的包,每个go文件都必须声明。每个可执行程序都必须包含main包,程序的入口点为main包的func main函数
  • import 关键字声明需要导入的包,代码中需要使用http服务器相关方法,因此导入了http包
  • func main程序的入口点
    编译并运行程序
    编译并运行文件是开发过程中的一个常见步骤,Go提供了完成这个步骤的快捷途径。

Go语言提供了build和run两个命令来编译运行Go程序:

  • go build 会编译可执行文件,并不执行
  • go run 不会创建可执行文件,直接执行
    使用go run运行HTTP服务器,之后通过浏览器打开即可。

小结
本文介绍了Go语言的安装以及集成开发环境的配置。通过HTTP服务器演示了Go程序的开发过程。

下一章将学习Go语言的基本语法:

  • 变量和常量
  • 数据类型
  • 运算符
  • 条件语句
  • 循环语句

有疑问加站长微信联系(非本文作者)

本文来自:51CTO博客

感谢作者:mob604756eccc76

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