Go語言編程入門超級(jí)指南
1.序言
Golang作為一門出身名門望族的編程語言新星，像豆瓣的Redis平臺(tái)Codis、類Evernote的云筆記leanote等。
1.1 為什么要學(xué)習(xí)
如果有人說X語言比Y語言好，兩方的支持者經(jīng)常會(huì)激烈地爭(zhēng)吵。如果你是某種語言老手，你就是那門語言的“傳道者”，下意識(shí)地會(huì)保護(hù)它。無論承認(rèn)與否，你都已被困在一個(gè)隧道里，你看到的完全是局限的。《肖申克的救贖》對(duì)此有很好的注腳：
[Red] These walls are funny. First you hate ‘em, then you get used to ‘em. Enough time passes, you get so you depend on them. That's institutionalized.
這些墻很有趣。起初你恨它們，之后你習(xí)慣了它們。隨著時(shí)間流逝，你開始以來它們。這就是體制。
在你還沒有被完全“體制化”時(shí)，為何不多學(xué)些語言，哪怕只是淺嘗輒止，潛移默化中也許你的思維壁壘就松動(dòng)了。不管是Golang還是Ruby還是其他語言，當(dāng)看到一些語法習(xí)慣與之前熟悉的C和Java不同時(shí)，的確潛意識(shí)里就會(huì)產(chǎn)生抵觸情緒，覺得這不好，還是自己習(xí)慣的那套好。長(zhǎng)此以往，如果不能沖破自己的心理，“坐以待斃”，被時(shí)間淘汰恐怕只是早晚的事兒。所以這里的關(guān)鍵也 不是非要學(xué)習(xí)Golang，而是要不斷地學(xué)！
1.2 用什么工具來開發(fā)
Golang也有專門的IDE，但由于最近迷上了Sublime Text神器，所以這里還是用ST來學(xué)習(xí)Golang。配置步驟與在ST中使用其他語言開發(fā)都類似：
安裝智能提示插件GoSublime
創(chuàng)建編譯配置腳本
點(diǎn)Preferences -> Package Settings -> GoSublime -> User Settings中寫入（感覺保存時(shí)自動(dòng)格式化出來的縮進(jìn)、空格等風(fēng)格有些“討厭”，所以就禁掉了）：
{
"fmt_enabled": false,
"env": {
"path":"D:\\Program Files (x86)\\Go\bin"
}
}
點(diǎn)新建Build System產(chǎn)生go.sublime-build中寫入：
{
"path": "D:\\Program Files (x86)\\Go\\bin",
"cmd": ["go", "run", "${file}"],
"selector": "source.go"
}
2.你好，世界
Golang版的HelloWorld來了！一眼望去，package和import的聲明方式與Java如出一轍，比較明顯的區(qū)別是：func關(guān)鍵字、每行末尾沒有分號(hào)、Println()大寫的函數(shù)名。這個(gè)例子雖小，卻“五臟俱全”，后面會(huì)逐一分析這個(gè)小例子中碰到的Golang語法點(diǎn)。
package main
import "fmt"
func main() {
fmt.Println("你好，世界！")
}
2.1 運(yùn)行方式
Golang提供了go run“解釋”執(zhí)行和go build編譯執(zhí)行兩種運(yùn)行方式，所謂的“解釋”執(zhí)行其實(shí)也是編譯出了可執(zhí)行文件后才執(zhí)行的。
$ go run helloworld.go
你好，世界！
$ go build helloworld.go
$ ls
helloworld helloworld.go
$ ./helloworld
你好，世界！
2.2 Package管理
上面例子中我們使用的就是fmt包下的Println()函數(shù)。Golang約定：我們可以用./或../相對(duì)路徑來引自己的package；如果不是相對(duì)路徑，那么go會(huì)去$GOPATH/src下查找。
2.3 格式化輸出
類似C、Java等語言，Golang的fmt包提供了格式化輸出功能，而且像%d、%s等占位符和\t、\r、\n轉(zhuǎn)義也幾乎完全一致。但Golang的Println不支持格式化，只有Printf支持，所以我們經(jīng)常會(huì)在后面加入\n換行。此外，Golang加入了%T打印值的類型，%v打印數(shù)組等集合的所有元素。
package main
import "fmt"
import "math"
/**
* This is Printer!
* 布爾值：false
* 二進(jìn)制：11111111
* 八進(jìn)制：377
* 十六進(jìn)制：FF
* 十進(jìn)制：255
* 浮點(diǎn)數(shù)：3.141593
* 字符串：printer
*
* 對(duì)象類型：int,string,bool,float64
* 集合：[1 2 3 4 5]
*/
func main() {
fmt.Println("This is Printer!")
fmt.Printf("布爾值：%t\n", 1 == 2)
fmt.Printf("二進(jìn)制：%b\n", 255)
fmt.Printf("八進(jìn)制：%o\n", 255)
fmt.Printf("十六進(jìn)制：%X\n", 255)
fmt.Printf("十進(jìn)制：%d\n", 255)
fmt.Printf("浮點(diǎn)數(shù)：%f\n", math.Pi)
fmt.Printf("字符串：%s\n", "printer")
fmt.Printf("對(duì)象類型：%T,%T,%T,%T\n", 1, "hello", true, math.E)
fmt.Printf("集合：%v\n", [5]int{1, 2, 3, 4, 5})
}
3.語法基礎(chǔ)
3.1 變量和常量
雖然Golang是靜態(tài)類型語言，卻用類似JavaScript中的var關(guān)鍵字聲明變量。而且像同樣是靜態(tài)語言的Scala一樣，支持類型自動(dòng)推斷。有一點(diǎn)很重要的不同是：如果明確指明變量類型的話，類型要放在變量名后面。這有點(diǎn)別扭吧？！后面會(huì)看到函數(shù)的入?yún)⒑头祷刂档念愋鸵惨@樣聲明。
package main
import "fmt"
/**
* 單變量聲明：num[100], word[hello]
* 多變量聲明：i[1], i[2], k[3]
* 推導(dǎo)類型：b1[true], b2[false]
* 常量：age[20], pi[3.141593]
*/
func main() {
var num int = 100
var word string = "hello"
fmt.Printf("單變量聲明：num[%d], word[%s]\n", num, word)
var i, j, k int = 1, 2, 3
fmt.Printf("多變量聲明：i[%d], i[%d], k[%d]\n", i, j, k)
var b1 = true
b2 := false
fmt.Printf("推導(dǎo)類型：b1[%t], b2[%t]\n", b1, b2)
const age int = 20
const pi float32 = 3.1415926
fmt.Printf("常量：age[%d], pi[%f]\n", age, pi)
}
3.2 控制語句
作為最基本的語法要素，Golang的各種控制語句也是特點(diǎn)鮮明。在對(duì)C繼承發(fā)揚(yáng)的同時(shí)，也有自己的想法融入其中：
if/switch/for的條件部分都沒有圓括號(hào)，但必須有花括號(hào)。
switch的case中不需要break?！禖專家編程》里也“控訴”了C的fall-through問題。既然90%以上的情況都要break，為何不將break作為case的默認(rèn)行為？而且編程語言后來者也鮮有糾正這一問題的。
switch的case條件可以是多個(gè)值。
Golang中沒有while。
package main
import "fmt"
/**
* testIf: x[2] is even
* testIf: x[3] is odd
*
* testSwitch: One
* testSwitch: Two
* testSwitch: Three, Four, Five [3]
* testSwitch: Three, Four, Five [4]
* testSwitch: Three, Four, Five [5]
*
* 標(biāo)準(zhǔn)模式：[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6]
* While模式：[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6]
* 死循環(huán)模式：[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6]
*/
func main() {
testIf(2)
testIf(3)
testSwitch(1)
testSwitch(2)
testSwitch(3)
testSwitch(4)
testSwitch(5)
testFor(7)
}
func testIf(x int) {
if x % 2 == 0 {
fmt.Printf("testIf: x[%d] is even\n", x)
} else {
fmt.Printf("testIf: x[%d] is odd\n", x)
}
}
func testSwitch(i int) {
switch i {
case 1:
fmt.Println("testSwitch: One")
case 2:
fmt.Println("testSwitch: Two")
case 3, 4, 5:
fmt.Printf("testSwitch: Three, Four, Five [%d]\n", i)
default:
fmt.Printf("testSwitch: Invalid value[%d]\n", i)
}
}
func testFor(upper int) {
fmt.Print("標(biāo)準(zhǔn)模式：")
for i := 0; i < upper; i++ {
fmt.Printf("[%d] ", i)
}
fmt.Println()
fmt.Print("While模式：")
j := 0
for j < upper {
fmt.Printf("[%d] ", j)
j++
}
fmt.Println()
fmt.Print("死循環(huán)模式：")
k := 0
for {
if (k >= upper) {
break
}
fmt.Printf("[%d] ", k)
k++
}
fmt.Println()
}
分號(hào)和花括號(hào)
分號(hào)由詞法分析器在掃描源代碼過程自動(dòng)插入的，分析器使用簡(jiǎn)單的規(guī)則：如果在一個(gè)新行前方的最后一個(gè)標(biāo)記是一個(gè)標(biāo)識(shí)符（包括像int和float64這樣的單詞）、一個(gè)基本的如數(shù)值這樣的文字、或break continue fallthrough return ++ – ) }中的一個(gè)時(shí)，它就會(huì)自動(dòng)插入分號(hào)。
分號(hào)的自動(dòng)插入規(guī)則產(chǎn)生了“蝴蝶效應(yīng)”：所有控制結(jié)構(gòu)的左花括號(hào)不都能放在下一行。因?yàn)榘凑丈厦娴囊?guī)則，這樣做會(huì)導(dǎo)致分析器在左花括號(hào)的前方插入一個(gè)分號(hào)，從而引起難以預(yù)料的結(jié)果。所以Golang中是不能隨便換行的。
3.3 函數(shù)
函數(shù)有幾點(diǎn)不同：
func關(guān)鍵字。
最大的不同就是“倒序”的類型聲明。
不需要函數(shù)原型，引用的函數(shù)可以后定義。這一點(diǎn)很好，真不喜歡C語言里要么將“最底層抽象”的函數(shù)放在最前面定義，要么寫一堆函數(shù)原型聲明在最前面。
3.4 集合
Golang提供了數(shù)組和Map作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
數(shù)組中的元素會(huì)自動(dòng)初始化，例如int數(shù)組元素初始化為0
切片（借鑒Python）的區(qū)間跟主流語言一樣，都是 “左閉右開”
用 range()遍歷數(shù)組和Map
package main
import "fmt"
/**
* Array未初始化: [0 0 0 0 0]
* Array賦值: [0 10 0 20 0]
* Array初始化: [0 1 2 3 4 5]
* Array二維: [[0 1 2] [1 2 3]]
* Array切片： [2 3] [0 1 2 3] [2 3 4 5]
*
* Map哈希表：map[one:1 two:2 three:3]，長(zhǎng)度[3]
* Map刪除元素后：map[one:1 three:3]，長(zhǎng)度[2]
* Map打?。?br />
* one => 1
* four => 4
* three => 3
* five => 5
*/
func main() {
testArray()
testMap()
}
func testArray() {
var a [5]int
fmt.Println("Array未初始化: ", a)
a[1] = 10
a[3] = 20
fmt.Println("Array賦值: ", a)
b := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}
fmt.Println("Array初始化: ", b)
var c [2][3]int
for i := 0; i < 2; i++ {
for j := 0; j < 3; j++ {
c[i][j] = i + j
}
}
fmt.Println("Array二維: ", c)
d := b[2:4] // b[3,4]
e := b[:4] // b[1,2,3,4]
f := b[2:] // b[3,4,5]
fmt.Println("Array切片：", d, e, f)
}
func testMap() {
m := make(map[string]int)
m["one"] = 1
m["two"] = 2
m["three"] = 3
fmt.Printf("Map哈希表：%v，長(zhǎng)度[%d]\n", m, len(m))
delete(m, "two")
fmt.Printf("Map刪除元素后：%v，長(zhǎng)度[%d]\n", m, len(m))
m["four"] = 4
m["five"] = 5
fmt.Println("Map打印：")
for key, val := range m {
fmt.Printf("\t%s => %d\n", key, val)
}
fmt.Println()
}
3.5 指針和內(nèi)存分配
Golang中可以使用指針，并提供了兩種內(nèi)存分配機(jī)制：
new：分配長(zhǎng)度為0的空白內(nèi)存，返回類型T*。
make：僅用于 切片、map、chan消息管道，返回類型T而不是指針。
package main
import "fmt"
/**
* 整數(shù)i=[10]，指針pInt=[0x184000c0]，指針指向*pInt=[10]
* 整數(shù)i=[3]，指針pInt=[0x184000c0]，指針指向*pInt=[3]
* 整數(shù)i=[5]，指針pInt=[0x184000c0]，指針指向*pInt=[5]
*
* Wild的數(shù)組指針： <nil>
* Wild的數(shù)組指針==nil[true]
*
* New分配的數(shù)組指針： &[]
* New分配的數(shù)組指針[0x18443010]，長(zhǎng)度[0]
* New分配的數(shù)組指針==nil[false]
* New分配的數(shù)組指針Make后： &[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]
* New分配的數(shù)組元素[3]： 23
*
* Make分配的數(shù)組引用： [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]
*/
func main() {
testPointer()
testMemAllocate()
}
func testPointer() {
var i int = 10;
var pInt *int = &i;
fmt.Printf("整數(shù)i=[%d]，指針pInt=[%p]，指針指向*pInt=[%d]\n",
i, pInt, *pInt)
*pInt = 3
fmt.Printf("整數(shù)i=[%d]，指針pInt=[%p]，指針指向*pInt=[%d]\n",
i, pInt, *pInt)
i = 5
fmt.Printf("整數(shù)i=[%d]，指針pInt=[%p]，指針指向*pInt=[%d]\n",
i, pInt, *pInt)
}
func testMemAllocate() {
var pNil *[]int
fmt.Println("Wild的數(shù)組指針：", pNil)
fmt.Printf("Wild的數(shù)組指針==nil[%t]\n", pNil == nil)
var p *[]int = new([]int)
fmt.Println("New分配的數(shù)組指針：", p)
fmt.Printf("New分配的數(shù)組指針[%p]，長(zhǎng)度[%d]\n", p, len(*p))
fmt.Printf("New分配的數(shù)組指針==nil[%t]\n", p == nil)
//Error occurred
//(*p)[3] = 23
*p = make([]int, 10)
fmt.Println("New分配的數(shù)組指針Make后：", p)
(*p)[3] = 23
fmt.Println("New分配的數(shù)組元素[3]：", (*p)[3])
var v []int = make([]int, 10)
fmt.Println("Make分配的數(shù)組引用：", v)
}
3.6 面向?qū)ο缶幊?/strong>
Golang的結(jié)構(gòu)體跟C有幾點(diǎn)不同：
結(jié)構(gòu)體可以有方法，其實(shí)也就相當(dāng)于OOP中的類了。
支持帶名稱的初始化。
用指針訪問結(jié)構(gòu)中的屬性也用”.”而不是”->”，指針就像Java中的引用一樣。
沒有public，protected，private等訪問權(quán)限控制。C也沒有protected，C中默認(rèn)是public的，private需要加static關(guān)鍵字限定。Golang中方法名大寫就是public的，小寫就是private的。
同時(shí)，Golang支持接口和多態(tài)，而且接口有別于Java中繼承和實(shí)現(xiàn)的方式，而是采取了類似Ruby中更為新潮的Duck Type。只要struct與interface有相同的方法，就認(rèn)為struct實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口。就好比只要能像鴨子那樣叫，我們就認(rèn)為它是一只鴨子一樣。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
// -----------------
// Struct
// -----------------
type Person struct {
name string
age int
email string
}
func (p *Person) getName() string {
return p.name
}
// -------------------
// Interface
// -------------------
type shape interface {
area() float64
}
type rect struct {
width float64
height float64
}
func (r *rect) area() float64 {
return r.width * r.height
}
type circle struct {
radius float64
}
func (c *circle) area() float64 {
return math.Pi * c.radius * c.radius
}
// -----------------
// Test
// -----------------
/**
* 結(jié)構(gòu)Person[{cdai 30 cdai@gmail.com}]，姓名[cdai]
* 結(jié)構(gòu)Person指針[&{cdai 30 cdai@gmail.com}]，姓名[cdai]
* 用指針修改結(jié)構(gòu)Person為[{carter 40 cdai@gmail.com}]
*
* Shape[0]周長(zhǎng)為[13.920000]
* Shape[1]周長(zhǎng)為[58.088048]
*/
func main() {
testStruct()
testInterface()
}
func testStruct() {
p1 := Person{"cdai", 30, "cdai@gmail.com"}
p1 = Person{name: "cdai", age: 30, email: "cdai@gmail.com"}
fmt.Printf("結(jié)構(gòu)Person[%v]，姓名[%s]\n", p1, p1.getName())
ptr1 := &p1
fmt.Printf("結(jié)構(gòu)Person指針[%v]，姓名[%s]\n", ptr1, ptr1.getName())
ptr1.age = 40
ptr1.name = "carter"
fmt.Printf("用指針修改結(jié)構(gòu)Person為[%v]\n", p1)
}
func testInterface() {
r := rect { width: 2.9, height: 4.8 }
c := circle { radius: 4.3 }
s := []shape{ &r, &c }
for i, sh := range s {
fmt.Printf("Shape[%d]周長(zhǎng)為[%f]\n", i, sh.area())
}
}
3.7 異常處理
Golang中異常的使用比較簡(jiǎn)單，可以用errors.New創(chuàng)建，也可以實(shí)現(xiàn)Error接口的方法來自定義異常類型，同時(shí)利用函數(shù)的多返回值特性可以返回異常類。比較復(fù)雜的是defer和recover關(guān)鍵字的使用。Golang沒有采取try-catch“包住”可能出錯(cuò)代碼的這種方式，而是用 延遲處理 的方式。
用defer調(diào)用的函數(shù)會(huì)以后進(jìn)先出（LIFO）的方式，在當(dāng)前函數(shù)結(jié)束后依次順行執(zhí)行。defer的這一特點(diǎn)正好可以用來處理panic。當(dāng)panic被調(diào)用時(shí)，它將立即停止當(dāng)前函數(shù)的執(zhí)行并開始逐級(jí)解開函數(shù)堆棧，同時(shí)運(yùn)行所有被defer的函數(shù)。如果這種解開達(dá)到堆棧的頂端，程序就死亡了。但是，也可以使用內(nèi)建的recover函數(shù)來重新獲得Go程的控制權(quán)并恢復(fù)正常的執(zhí)行。由于僅在解開期間運(yùn)行的代碼處在被defer的函數(shù)之內(nèi)，recover僅在被延期的函數(shù)內(nèi)部才是有用的。
package main
import (
"fmt"
"errors"
"os"
)
/**
* 自定義Error類型，實(shí)現(xiàn)內(nèi)建Error接口
* type Error interface {
* Error() string
* }
*/
type MyError struct {
arg int
msg string
}
func (e *MyError) Error() string {
return fmt.Sprintf("%d - %s", e.arg, e.msg)
}
/**
* Failed[*errors.errorString]: Bad Arguments - negative!
* Success: 16
* Failed[*main.MyError]: 1000 - Bad Arguments - too large!
*
* Recovered! Panic message[Cannot find specific file]
* 4 3 2 1 0
*/
func main() {
// 1.Test error
args := []int{-1, 4, 1000}
for _, i := range args {
if r, e := testError(i); e != nil {
fmt.Printf("Failed[%T]: %v\n", e, e)
} else {
fmt.Println("Success: ", r)
}
}
// 2.Test defer
src, err := os.Open("control.go")
if (err != nil) {
fmt.Printf("打開文件錯(cuò)誤[%v]\n", err)
return
}
defer src.Close()
// use src...
for i := 0; i < 5; i++ {
defer fmt.Printf("%d ", i)
}
// 3.Test panic/recover
defer func() {
if r := recover(); r != nil {
fmt.Printf("Recovered! Panic message[%s]\n", r)
}
}()
_, err2 := os.Open("test.go")
if (err2 != nil) {
panic("Cannot find specific file")
}
}
func testError(arg int) (int, error) {
if arg < 0 {
return -1, errors.New("Bad Arguments - negative!")
} else if arg > 256 {
return -1, &MyError{ arg, "Bad Arguments - too large!" }
} else {
return arg * arg, nil
}
}
4.高級(jí)特性
上面介紹的只是Golang的基本語法和特性，盡管像控制語句的條件不用圓括號(hào)、函數(shù)多返回值、switch-case默認(rèn)break、函數(shù)閉包、集合切片等特性相比Java的確提高了開發(fā)效率，但這些在其他語言中也都有，并不是Golang能真正吸引人的地方。不僅是Golang，我們學(xué)習(xí)任何語言當(dāng)然都是從基本語法特性著手，但學(xué)習(xí)時(shí)要不斷地問自己：使這門語言區(qū)別于其他語言的”獨(dú)到之處“在哪？這種獨(dú)到之處往往反映了語言的設(shè)計(jì)思想、出發(fā)點(diǎn)、要解決的”痛點(diǎn)“，這才是一門語言或任何技術(shù)的立足之本。
4.1 goroutine
goroutine使用go關(guān)鍵字來調(diào)用函數(shù)，也可以使用匿名函數(shù)?？梢院?jiǎn)單的把go關(guān)鍵字調(diào)用的函數(shù)想像成pthread_create。如果一個(gè)goroutine沒有被阻塞，那么別的goroutine就不會(huì)得到執(zhí)行。也就是說goroutine阻塞時(shí)，Golang會(huì)切換到其他goroutine執(zhí)行，這是非常好的特性！Java對(duì)類似goroutine這種的協(xié)程沒有原生支持，像Akka最害怕的就是阻塞。因?yàn)閰f(xié)程不等同于線程，操作系統(tǒng)不會(huì)幫我們完成“現(xiàn)場(chǎng)”保存和恢復(fù)，所以要實(shí)現(xiàn)goroutine這種特性，就要模擬操作系統(tǒng)的行為，保存方法或函數(shù)在協(xié)程“上下文切換”時(shí)的Context，當(dāng)阻塞結(jié)束時(shí)才能正確地切換回來。像Kilim等協(xié)程庫利用字節(jié)碼生成，能夠勝任，而Akka完全是運(yùn)行時(shí)的。
注意：如果你要真正的并發(fā)，需要調(diào)用runtime.GOMAXPROCS(CPU_NUM)設(shè)置。
package main
import "fmt"
func main() {
go f("goroutine")
go func(msg string) {
fmt.Println(msg)
}("going")
// Block main thread
var input string
fmt.Scanln(&input)
fmt.Println("done")
}
func f(msg string) {
fmt.Println(msg)
}
4.2 原子操作
像Java一樣，Golang支持很多CAS操作。運(yùn)行結(jié)果是unsaftCnt可能小于200，因?yàn)閡nsafeCnt++在機(jī)器指令層面上不是一條指令，而可能是從內(nèi)存加載數(shù)據(jù)到寄存器、執(zhí)行自增運(yùn)算、保存寄存器中計(jì)算結(jié)果到內(nèi)存這三部分，所以不進(jìn)行保護(hù)的話有些更新是會(huì)丟失的。
package main
import (
"fmt"
"time"
"sync/atomic"
"runtime"
)
func main() {
// IMPORTANT!!!
runtime.GOMAXPROCS(4)
// thread-unsafe
var unsafeCnt int32 = 0
for i := 0; i < 10; i++ {
go func() {
for i := 0; i < 20; i++ {
time.Sleep(time.Millisecond)
unsafeCnt++
}
}()
}
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("cnt: ", unsafeCnt)
// CAS toolkit
var cnt int32 = 0
for i := 0; i < 10; i++ {
go func() {
for i := 0; i < 20; i++ {
time.Sleep(time.Millisecond)
atomic.AddInt32(&cnt, 1)
}
}()
}
time.Sleep(time.Second)
cntFinal := atomic.LoadInt32(&cnt)
fmt.Println("cnt: ", cntFinal)
}
神奇CAS的原理
Golang的AddInt32()類似于Java中AtomicInteger.incrementAndGet()，其偽代碼可以表示如下。二者的基本思想是一致的，本質(zhì)上是 樂觀鎖：首先，從內(nèi)存位置M加載要修改的數(shù)據(jù)到寄存器A中；然后，修改數(shù)據(jù)并保存到另一寄存器B；最終，利用CPU提供的CAS指令（Java通過JNI調(diào)用到）用一條指令完成：1）A值與M處的原值比較；2）若相同則將B值覆蓋到M處。
若不相同，則CAS指令會(huì)失敗，說明從內(nèi)存加載到執(zhí)行CAS指令這一小段時(shí)間內(nèi)，發(fā)生了上下文切換，執(zhí)行了其他線程的代碼修改了M處的變量值。那么重新執(zhí)行前面幾個(gè)步驟再次嘗試。
ABA問題：即另一線程修改了M位置的數(shù)據(jù)，但是從原值改為C，又從C改回原值。這樣上下文切換回來，CAS指令發(fā)現(xiàn)M處的值“未改變”（實(shí)際是改了兩次，最后改回來了），所以CAS指令正常執(zhí)行，不會(huì)失敗。這種問題在Java中可以用AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference解決。
public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}
4.3 Channel管道
通過前面可以看到，盡管goroutine很方便很高效，但如果濫用的話很可能會(huì)導(dǎo)致并發(fā)安全問題。而Channel就是用來解決這個(gè)問題的，它是goroutine之間通信的橋梁，類似Actor模型中每個(gè)Actor的mailbox。多個(gè)goroutine要修改一個(gè)狀態(tài)時(shí)，可以將請(qǐng)求都發(fā)送到一個(gè)Channel里，然后由一個(gè)goroutine負(fù)責(zé)順序地修改狀態(tài)。
Channel默認(rèn)是阻塞的，也就是說select時(shí)如果沒有事件，那么當(dāng)前goroutine會(huì)發(fā)生讀阻塞。同理，Channel是有大小的，當(dāng)Channel滿了時(shí)，發(fā)送方會(huì)發(fā)生寫阻塞。Channel這種阻塞的特性加上goroutine可以很容易就能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式。
用case可以給Channel設(shè)置阻塞的超時(shí)時(shí)間，避免一直阻塞。而default則使select進(jìn)入無阻塞模式。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
/**
* Output:
* received message: hello
* received message: world
*
* received from channel-1: Hello
* received from channel-2: World
*
* received message: hello
* Time out!
*
* Nothing received!
* received message: hello
* Nothing received!
* Nothing received!
* Nothing received!
* Nothing received!
* Nothing received!
* Nothing received!
* Nothing received!
* Nothing received!
* Nothing received!
* received message: world
* Nothing received!
* Nothing received!
* Nothing received!
*/
func main() {
listenOnChannel()
selectTwoChannels()
blockChannelWithTimeout()
unblockChannel()
}
func listenOnChannel() {
// Specify channel type and buffer size
channel := make(chan string, 5)
go func() {
channel <- "hello"
channel <- "world"
}()
for i := 0; i < 2; i++ {
msg := <- channel
fmt.Println("received message: " + msg)
}
}
func selectTwoChannels() {
c1 := make(chan string)
c2 := make(chan string)
go func() {
time.Sleep(time.Second)
c1 <- "Hello"
}()
go func() {
time.Sleep(time.Second)
c2 <- "World"
}()
for i := 0; i < 2; i++ {
select {
case msg1 := <- c1:
fmt.Println("received from channel-1: " + msg1)
case msg2 := <- c2:
fmt.Println("received from channel-2: " + msg2)
}
}
}
func blockChannelWithTimeout() {
channel := make(chan string, 5)
go func() {
channel <- "hello"
// Sleep 10 sec
time.Sleep(time.Second * 10)
channel <- "world"
}()
for i := 0; i < 2; i++ {
select {
case msg := <- channel:
fmt.Println("received message: " + msg)
// Set timeout 5 sec
case <- time.After(time.Second * 5):
fmt.Println("Time out!")
}
}
}
func unblockChannel() {
channel := make(chan string, 5)
go func() {
channel <- "hello"
time.Sleep(time.Second * 10)
channel <- "world"
}()
for i := 0; i < 15; i++ {
select {
case msg := <- channel:
fmt.Println("received message: " + msg)
default:
fmt.Println("Nothing received!")
time.Sleep(time.Second)
}
}
}
4.4 緩沖流
Golang的bufio包提供了方便的緩沖流操作，通過strings或網(wǎng)絡(luò)IO得到流后，用bufio.NewReader/Writer()包裝：
緩沖區(qū)：Peek()或Read時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)從底層進(jìn)入到緩沖區(qū)。緩沖區(qū)默認(rèn)大小為4096字節(jié)。
切片和拷貝：Peek()和ReadSlice()得到的都是切片（緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的引用）而不是拷貝，所以更加節(jié)約空間。但是當(dāng)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)變化時(shí)，切片也會(huì)隨之變化。而ReadBytes/String()得到的都是數(shù)據(jù)的拷貝，可以放心使用。
Unicode支持：ReadRune()可以直接讀取Unicode字符。有意思的是Golang中Unicode字符也要用單引號(hào)，這點(diǎn)與Java不同。
分隔符：ReadSlice/Bytes/String()得到的包含分隔符，bufio不會(huì)自動(dòng)去掉。
Writer：對(duì)應(yīng)地，Writer提供了WriteBytes/String/Rune。
undo方法：可以將讀出的字節(jié)再放回到緩沖區(qū)，就像什么都沒發(fā)生一樣。
package main
import (
"fmt"
"strings"
"bytes"
"bufio"
)
/**
* Buffered: 0
* Buffered after peek: 7
* ABCDE
* AxCDE
*
* abcdefghijklmnopqrst 20 <nil>
* uvwxyz1234567890 16 <nil>
* 0 EOF
*
* "ABC "
* "DEF "
* "GHI"
*
* "ABC "
* "DEF "
* "GHI"
*
* read unicode=[你], size=[3]
* read unicode=[好], size=[3]
* read(after undo) unicode=[好], size=[3]
*
* Available: 4096
* Buffered: 0
* Available after write: 4088
* Buffered after write: 8
* Buffer after write: ""
* Available after flush: 4096
* Buffered after flush: 0
* Buffer after flush: "ABCDEFGH"
*
* Hello,世界！
*/
func main() {
testPeek()
testRead()
testReadSlice()
testReadBytes()
testReadUnicode()
testWrite()
testWriteByte()
}
func testPeek() {
r := strings.NewReader("ABCDEFG")
br := bufio.NewReader(r)
fmt.Printf("Buffered: %d\n", br.Buffered())
p, _ := br.Peek(5)
fmt.Printf("Buffered after peek: %d\n", br.Buffered())
fmt.Printf("%s\n", p)
p[1] = 'x'
p, _ = br.Peek(5)
fmt.Printf("%s\n", p)
}
func testRead() {
r := strings.NewReader("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890")
br := bufio.NewReader(r)
b := make([]byte, 20)
n, err := br.Read(b)
fmt.Printf("%-20s %-2v %v\n", b[:n], n, err)
n, err = br.Read(b)
fmt.Printf("%-20s %-2v %v\n", b[:n], n, err)
n, err = br.Read(b)
fmt.Printf("%-20s %-2v %v\n", b[:n], n, err)
}
func testReadSlice() {
r := strings.NewReader("ABC DEF GHI")
br := bufio.NewReader(r)
w, _ := br.ReadSlice(' ')
fmt.Printf("%q\n", w)
w, _ = br.ReadSlice(' ')
fmt.Printf("%q\n", w)
w, _ = br.ReadSlice(' ')
fmt.Printf("%q\n", w)
}
func testReadBytes() {
r := strings.NewReader("ABC DEF GHI")
br := bufio.NewReader(r)
w, _ := br.ReadBytes(' ')
fmt.Printf("%q\n", w)
w, _ = br.ReadSlice(' ')
fmt.Printf("%q\n", w)
s, _ := br.ReadString(' ')
fmt.Printf("%q\n", s)
}
func testReadUnicode() {
r := strings.NewReader("你好，世界！")
br := bufio.NewReader(r)
c, size, _ := br.ReadRune()
fmt.Printf("read unicode=[%c], size=[%v]\n", c, size)
c, size, _ = br.ReadRune()
fmt.Printf("read unicode=[%c], size=[%v]\n", c, size)
br.UnreadRune()
c, size, _ = br.ReadRune()
fmt.Printf("read(after undo) unicode=[%c], size=[%v]\n", c, size)
}
func testWrite() {
b := bytes.NewBuffer(make([]byte, 0))
bw := bufio.NewWriter(b)
fmt.Printf("Available: %d\n", bw.Available())
fmt.Printf("Buffered: %d\n", bw.Buffered())
bw.WriteString("ABCDEFGH")
fmt.Printf("Available after write: %d\n", bw.Available())
fmt.Printf("Buffered after write: %d\n", bw.Buffered())
fmt.Printf("Buffer after write: %q\n", b)
bw.Flush()
fmt.Printf("Available after flush: %d\n", bw.Available())
fmt.Printf("Buffered after flush: %d\n", bw.Buffered())
fmt.Printf("Buffer after flush: %q\n", b)
}
func testWriteByte() {
b := bytes.NewBuffer(make([]byte, 0))
bw := bufio.NewWriter(b)
bw.WriteByte('H')
bw.WriteByte('e')
bw.WriteByte('l')
bw.WriteByte('l')
bw.WriteByte('o')
bw.WriteString(",")
bw.WriteRune('世')
bw.WriteRune('界')
bw.WriteRune('！')
bw.Flush()
fmt.Println(b)
}
4.5 并發(fā)控制
sync包中的WaitGroup是個(gè)很有用的類，類似信號(hào)量。wg.Add()和Done()能夠加減WaitGroup（信號(hào)量）的值，而Wait()會(huì)掛起當(dāng)前線程直到信號(hào)量變?yōu)?。下面的例子用WaitGroup的值表示正在運(yùn)行的goroutine數(shù)量。在goroutine中，用defer Done()確保goroutine正?；虍惓Ｍ顺鰰r(shí)，WaitGroup都能減一。
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
/**
* I'm waiting all goroutines on wg done
* I'm done=[0]
* I'm done=[1]
* I'm done=[2]
* I'm done=[3]
* I'm done=[4]
* I'm done=[5]
* I'm done=[6]
* I'm done=[7]
* I'm done=[8]
* I'm done=[9]
*/
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 10; i++ {
wg.Add(1)
go func(id int) {
defer wg.Done()
fmt.Printf("I'm done=[%d]\n", id)
}(i)
}
fmt.Println("I'm waiting all goroutines on wg done")
wg.Wait()
}
4.6 網(wǎng)絡(luò)編程
Golang的net包的抽象層次還是挺高的，用不了幾行代碼就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的TCP或HTTP服務(wù)端了。
4.6.1 Socket編程
package main
import (
"net"
"fmt"
"io"
)
/**
* Starting the server
* Accept the connection: 127.0.0.1:14071
* Warning: End of data EOF
*/
func main() {
listener, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:12345")
if err != nil {
panic("error listen: " + err.Error())
}
fmt.Println("Starting the server")
for {
conn, err := listener.Accept()
if err != nil {
panic("error accept: " + err.Error())
}
fmt.Println("Accept the connection: ", conn.RemoteAddr())
go echoServer(conn)
}
}
func echoServer(conn net.Conn) {
buf := make([]byte, 1024)
defer conn.Close()
for {
n, err := conn.Read(buf)
switch err {
case nil:
conn.Write(buf[0:n])
case io.EOF:
fmt.Printf("Warning: End of data %s\n", err)
return
default:
fmt.Printf("Error: read data %s\n", err)
return
}
}
}
4.6.2 Http服務(wù)器
package main
import (
"fmt"
"log"
"net/http"
)
func main() {
http.HandleFunc("/hello", handleHello)
fmt.Println("serving on http://localhost:7777/hello")
log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:7777", nil))
}
func handleHello(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
log.Println("serving", req.URL)
fmt.Fprintln(w, "Hello, world!")
}
5.結(jié)束語
5.1 Golang初體驗(yàn)
Golang的某些語法的確很簡(jiǎn)潔，像行尾無分號(hào)、條件語句無括號(hào)、類型推斷、函數(shù)多返回值、異常處理、原生協(xié)程支持、DuckType繼承等，盡管很多并不是Golang首創(chuàng)，但結(jié)合到一起寫起來還是很舒服的。
當(dāng)然Golang也有讓人“不爽”的地方。像變量和函數(shù)中的類型聲明寫在后面簡(jiǎn)直是“反人類”！同樣是顛覆，switch的case默認(rèn)會(huì)break就很實(shí)用。另外，因?yàn)镚olang主要還是想替代C做系統(tǒng)開發(fā)，所以像類啊、包啊還是能看到C的影子，例如類聲明只有成員變量而不會(huì)包含方法實(shí)現(xiàn)等，支持全局函數(shù)等，所以有時(shí)看到aaa.bbb()還是有點(diǎn)迷糊，不知道aaa是包名還是實(shí)例名。
5.2 如何學(xué)習(xí)一門語言
當(dāng)我們談到學(xué)習(xí)英語時(shí)，想到的可能是背單詞、學(xué)語法、練習(xí)聽說讀寫。對(duì)于編程語言來說，背單詞（關(guān)鍵字）、學(xué)語法（語法規(guī)則）少不了，可聽說讀寫只剩下了“寫”，因?yàn)槲覀冋f話的對(duì)象是“冷冰冰”的計(jì)算機(jī)。所以唯一的捷徑就是“寫”，不斷地練習(xí)！
此外，學(xué)的語言多了也能總結(jié)出一些規(guī)律。首先是基礎(chǔ)語法，包括了變量和常量、控制語句、函數(shù)、集合、OOP、異常處理、控制臺(tái)輸入輸出、包管理等。然后是高級(jí)特性就差別比較大了。專注高并發(fā)的語言就要看并發(fā)方面的特性，專注OOP的語言就要看有哪些抽象層次更高的特性等等。還是那句話，基礎(chǔ)語言只能說我們會(huì)用，而能夠區(qū)別一門語言的高級(jí)特性才是它的根本和靈魂，也是我們要著重學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟的地方。
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