Go语言开发初探

摘要: Go语言弥补了C语言的不足并且保持了C的极简主义，专门针对多处理器系统编程进行了优化，使用Go语言除大幅度提升开发速度外，编译的程序还可媲美C或C++代码的速度，因此，可以将Go作为第一个学习的开发语言。

背景：Go语言是Google公司2009年推出的一种全新的静态编译型语言，目标是取代C、C++、Java作为系统开发的语言，经历了6年6次更新之后，最新版本为1.5，整个系统除一小部分由汇编完成外，其余都采用Go语言编写，语言日趋成熟。据笔者了解，国内知名IT公司如阿里、360、京东、小米、搜狗等都在积极尝试和使用，尤其是七牛云储存（http://qiniu.com）使用Go语言的比例为99.9%。多核和集群是互联网时代的典型特征，Go语言专门针对多处理器系统进行了优化，能更好的发挥多核性能，更安全高效的进行并发操作，因此，笔者决定尝试使用Go语言。 摘要：Go语言弥补了C语言的不足并且保持了C的极简主义，专门针对多处理器系统编程进行了优化，使用Go语言除大幅度提升开发速度外，编译的程序还可媲美C或C++代码的速度，因此，可以将Go作为第一个学习的开发语言。

关键词：Go，编程，并发，多核，网络

一、了解Go语言
按照Google公司Go语言创始人的话来说：我们之所以开发Go，是因为过去10多年间软件开发的难度令人沮丧。Go语言的开发效率不差于如Python等动态语言，同时又具备接近甚至达到C语言的执行效率。以下是笔者认为Go语言比较突出的几个优点：
1.跨平台支持，部署简单。Go语言可以在多个平台上进行编译，编译生成的是一个静态可执行文件，除了glibc外没有其他外部依赖，支持主流的32位和64位的x86平台，也支持32位的ARM架构，同时支持多种操作系统，不需要针对系统环境做额外的部署。
2.语言级别的原生并发机制。并发编程一直以来都是个非常困难的工作，但Go语言从语言层面上支持了并发，而这个也成为Go语言很重要的一个特性，在Go中并发程序依靠的是：goroutine（类似于线程）和channel。
3.高开发效率和高性能。Go语言语法简洁，开发效率可以和Python、Ruby等动态语言媲美，有完全的内存垃圾回收机制，最新的Go 1.5在程序的执行效率上已能达到C语言。
二、开发实战
（一）开发环境介绍
Go语言下载地址为：https://golang.org/dl/。


本次开发环境直接部署在Windows平台（win 10 10586版)，最新Go语言版本为1.5.1,编译器使用的是较为流行的Sublime Text 3 + Gosublime ，当然还有一些辅助插件如：ConvertToUTF8,Alignment等，解决中文和代码对齐等功能。安装完成后可以通过在命令行输入go version查看是否安装成功。



环境配置好以后，首先通过一个Hello　World，验证开发环境是否能成功运行：



（二）Go语言基础
1.Go语言中，声明变量时使用var关键字（类似JavaScript），变量的声明和定义有以下几种形式：



Go语言中进行变量申明时，如果不使用var关键字，可以使用更为简洁的:=符号，但需要注意的是var和:=不能同时使用。
Go语言中，如果一个变量没有被用到，GO的编译会报错，未使用引入的包也会报错。
2.Go语言所支持的一些常用基本数据类型如下：

类型	范围
bool	true,false
int8	-128 - 127
int16	-32768- 32767
int32	-2147483648-2147483647
int64	-9223372036854775808-9223372036854775807
uint8	0-255
uint16	0-65535
uint32	0-4294967295
uint64	0-188446744073709551615
string
float32	IEEE-754 32位浮点型数
float64	IEEE-754 64位浮点型数

在Go语言中，还有几个基本数据类型：byte、rune、int、uint、uintptr，其中byte类似uint8，rane类似int32,uint和int都是根据平台而定，一般为32位或者64位，而uintptr表示的是无符号整形，用于存放一个指针。
3.在Go语言中，if、while、for后面的条件表达式都没有小括号，而且第一个大括号不能换行，否则会报错，其实这一点习惯后也没有觉得有什么问题。

for j := 0; j < len(l); j++ {
if i == l[j] {
r = true
}
}

（三）Go语言特性探究
1.首先，写一个简单的Go程序，以便对Go语言有个更全面的认识，具体代码如下：

package main

import "fmt"
import "math/rand"
import "time"

//定义生成随机列表的大小
const MAXLEN = 10
//定义随机数生成范围
const MAXNUM = 100

//Go语言版冒泡排序
func bubblesort(intList []int, length int) {
if length > 1 {
for i := 0; i < length-1; i++ {
if intList[i] > intList[i+1] {
intList[i], intList[i+1] = intList[i+1], intList[i]
}
}
bubblesort(intList, length-1)
}
}
//确保生成的列表中没有重复数
func isExists(l []int, i int) bool {
r := false
for j := 0; j < len(l); j++ {
if i == l[j] {
r = true
}
}
return r
}
//生成乱序整数列表
func makeList() []int {
var intList []int
r := rand.New(rand.NewSource(time.Now().UnixNano()))
for i := 0; len(intList) < MAXLEN; i++ {
tmp := r.Intn(MAXNUM)
if !isExists(intList, tmp) {
intList = append(intList, tmp)
}
}
return intList
}

func main() {
//随机生成一个乱序的整数列表
intList := makeList()
fmt.Println("随机生成的乱序整数列表为：", intList)
bubblesort(intList, len(intList))
fmt.Println("乱序列表经过冒泡排序后：", intList)
}

运行程序后如下图（每次执行都会生成10个随机乱序数列）：



在这段程序中，我们实现了Go语言版的冒泡排序，程序每次运行的时候，都是随机生成一个乱序的数列，然后再进行排序。在这里，我们可以看到if条件判断、for循环、整形数组等使用方式和语法。总的来看，还是比较简单。
2.多参数返回。在下面这段代码中，我们很简单快捷的实现了函数返回两个值。



3.Go语言接口编程。接口是Go语言中所有数据接口的核心，Go语言的主要设计者之一罗布.派克曾经说过，如果只能选择一个Go语言的特性移植到其他语言中，他会选择接口。在Go语言中，接口就是一大堆方法的集合。下面是一个Go语言官方关于接口的例子：

package main

import (
"fmt"
"math"
)

//定义一个简单的几何图形的接口
type geometry interface {
area() float64  //面积
perim() float64 //周长
}

//定义一个长方形
type rect struct {
width, height float64
}

//定义一个圆形
type circle struct {
radius float64 //半径
}

//计算长方形面积
func (r rect) area() float64 {
return r.width * r.height
}

//计算长方形周长
func (r rect) perim() float64 {
return 2*r.width + 2*r.height
}

//计算圆形面积
func (c circle) area() float64 {
return math.Pi * c.radius * c.radius
}

//计算圆形周长
func (c circle) perim() float64 {
return 2 * math.Pi * c.radius
}

func measure(g geometry) {
fmt.Println(g)
fmt.Println("面积：", g.area())
fmt.Println("周长：", g.perim())
}

func main() {
r := rect{width: 3, height: 4}
c := circle{radius: 5}

measure(r)
measure(c)
}

在这个例子里，首先定义了一个关于几何图形的接口，作为例子，只包含了计算面积和周长的两个方法，下图是执行后的结果。



实现接口很简单，定义任意一个几何形状后，只要有area（）和perim（）这两个方法，就算是实现了上面的接口。例如我们想增加对三角形面积的计算，可以增加如下代码：

//定义三角形
type triangle struct {
side1, side2, side3 float64
}
//通过海伦公式计算三角形面积
func (t triangle) area() float64 {
hp := (t.side1 + t.side2 + t.side3) / 2
return math.Sqrt(hp * (hp - t.side1)(hp-t.side2)(hp-t.side3))
}
//计算三角形周长
func (t triangle) perim() float64 {
return t.side1 + t.side2 + t.side3
}

因为实现了geometry这个接口的两个方法：area和perim，因此我们可以直接调用measure来查看输出结果：



4.Go语言并发编程。在学习Go语言并发编程的时候，我们会学习两个新的感念，goroutine和channel。其中goroutine类似开辟一个新的线程，但是比线程还小，而且不受操作系统调度，用法极其简单（有的时候，越简单的东西，越容易让人犯糊涂），就是在调用的函数前加一个关键字“go”如：

func sayhello(){
//do something
}

go sayhello() //添加关键字go后，函数sayhello就作为goroutine去执行

举个例子，手头有一堆数据，需要经过超级复杂，超级耗时的计算才能得出答案。显然我们的主routine不可能只干这一件事，它还有其他事情需要处理。因此，我们开辟一个routine让其自个算去，而主程序将会继续执行。这里我们会发现，如果分配的routine计算出答案，如何回传给主routine使用呢？这时，channel就发挥应有的作用了。

Go语言使用channel接收或者发送特定类型的值，可以自己根据实际情况指定，比如两个routine之间相互传值为int类型，那么channel类型就可以设定为chan int，并且可以灵活的设置通道缓冲数据大小。

//通过make创建一个int类型channel
var c = make(chan int)
//或者不使用关键字
c1 := make(chan bool)

//向channel c 写入数据
c<-1
//从channel c中读取数据
<-c

下面来看一个具体例子：



这个是程序执行后结果：



如果在子routine执行的时候，主程序继续做别的事情，会是什么情况？



当然，这只是Go语言中并发编程最基础的用法实例，更多高级应用还需要继续深入学习。
四、总结
Go语言已经发布6年多，这几年，移动互联网飞速发展，Go语言也不断成长，并渐渐被各大公司认可。通过这次初探，我们也可以大概领略到Go语言的魅力，我认为可以利用这样一句广告语来概括：“简约但不简单”。是的，随着学习的深入，越来越发现Go语言的强大。

参考资料：

1.Https://gobyexample.com
2.许式伟 吕桂华.《Go语言编程》 人民邮电出版社
3.Rob Pike 《并发不是并行》