三十分钟入门基础Go（Java小子版）

作者：京东科技 韩国凯

前言

Go语言定义

Go（又称 Golang）是 Google 的 Robert Griesemer，Rob Pike 及 Ken Thompson 开发的一种静态、强类型、编译型语言。Go 语言语法与 C 相近，但功能上有：内存安全，GC，结构形态及 CSP-style 并发计算。

适用范围

本篇文章适用于学习过其他面向对象语言(Java、Php)，但没有学过Go语言的初学者。文章主要从Go与Java功能上的对比来阐述Go语言的基础语法、面向对象编程、并发与错误四个方面。

一、基础语法

Go语言的基础语法与常规的编程语言基本类似，所不同的有声明变量的方式，数组、切片、字典的概念及功能与Java不太相同，不过Java中这些数据结构都可以通过类比功能的方式在Go中使用。

1.1 变量、常量、nil与零值、方法、包、可见性、指针

1.1.1 变量声明

Go语言中有两种方式

1.使用var关键字声明，且需要注意的是，与大多数强类型语言不同，Go语言的声明变量类型位于变量名称的后面。Go语句结束不需要分号。

var num int

var result string = "this is result"

2.使用:=赋值。

num := 3 等同于 var num int = 3

其中变量的类型会根据右侧的值进行匹配，例如"3"会匹配为int，"3.0"会匹配为float64，"result"会匹配为string。

1.1.2 常量声明

使用const来声明一个常量，一个常量在声明后不可改变。

const laugh string = "go"

1.1.3 nil与零值

只声明未赋值的变量，其值为nil。类似于java中的“null” 。

没有明确初始值的变量声明会被赋予它们的 零值。

零值是：

• 数值类型为 0，
• 布尔类型为 false，
• 字符串为 ""（空字符串）。

1.1.4 方法、包

Go中方法的定义

使用func关键字来定义一个方法，后面跟方法名，然后是参数，返回值（如果有的话，没有返回值则不写）。

func MethodName(p1 Parm, p2 Parm) int{}

//学习一个语言应该从Hello World开始！
package main

import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("Hello World!")// Hello World!
    fmt.Println(add(3, 5)) //8
    var sum = add(3, 5)
}

func add(a int, b int) int{
    return a+b;
}

多个返回值

Go 函数与其他编程语言一大不同之处在于支持多返回值，这在处理程序出错的时候非常有用。例如，如果上述 add 函数只支持非负整数相加，传入负数则会报错。

//返回值只定义了类型 没有定义返回参数
func add(a, b int) (int, error) {
    if a < 0 || b < 0 {
        err := errors.New("只支持非负整数相加")
        return 0, err
    }
    a *= 2
    b *= 3
    return a + b, nil
}

//返回值还定义了参数 这样可以直接return 并且定义的参数可以直接使用 return时只会返回这两个参数
func add1(a, b int) (z int, err error) {
    if a < 0 || b < 0 {
        err := errors.New("只支持非负整数相加")
        return   //实际返回0 err 因为z只定义没有赋值 则nil值为0
    }
    a *= 2
    b *= 3
    z = a + b
    return //返回 z err
}

func main()  {
    x, y := -1, 2
    z, err := add(x, y)
    if err != nil {
        fmt.Println(err.Error())
        return
    }
    fmt.Printf("add(%d, %d) = %d\n", x, y, z)
}

变长参数

func myfunc(numbers ...int) {
    for _, number := range numbers {
        fmt.Println(number)
    }
}

slice := []int{1, 2, 3, 4, 5}
//使用...将slice打碎传入
myfunc(slice...)

包与可见性

在 Go 语言中，无论是变量、函数还是类属性和成员方法，它们的可见性都是以包为维度的，而不是类似传统面向编程那样，类属性和成员方法的可见性封装在所属的类中，然后通过 private、protected 和 public 这些关键字来修饰其可见性。

Go 语言没有提供这些关键字，不管是变量、函数，还是自定义类的属性和成员方法，它们的可见性都是根据其首字母的大小写来决定的，如果变量名、属性名、函数名或方法名首字母大写，就可以在包外直接访问这些变量、属性、函数和方法，否则只能在包内访问，因此 Go 语言类属性和成员方法的可见性都是包一级的，而不是类一级的。

假如说一个名为domain的文件夹下有3个.go文件，则三个文件中的package都应为domain，其中程序的入口main方法所在的文件，包为main

//定义了此文件属于 main 包
package main

//通过import导入标注库中包
import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("Hello World!")// Hello World!
    fmt.Println(add(3, 5)) //8
    var sum = add(3, 5)
}

func add(a int, b int) int{
    return a+b;
}

1.1.5 指针

对于学过C语言来说，指针还是比较熟悉的，我所理解的指针，其实就是一个在内存中实际的16进制的地址值，引用变量的值通过此地址去内存中取出对应的真实值。

func main() {
    i := 0
    //使用&来传入地址
    fmt.Println(&i) //0xc00000c054
    
    var a, b int = 3 ,4
    //传入 0xc00000a089 0xc00000a090
    fmt.Println(add(&a, &b)) 
}

//使用*来声明一个指针类型的参数与使用指针
func add(a *int, b *int)int{
    //接收到 0xc00000a089 0xc00000a090
    //前往 0xc00000a089位置查找具体数据 并取赋给x
    x := *a
    //前往 0xc00000a090位置查找具体数据 并取赋给y
    y := *b
    return x+y
}

1.2 条件、循环、分支

1.2.1 条件

与Java语言的if基本相同

// if
if condition { 
    // do something 
}

// if...else...
if condition { 
    // do something 
} else {
    // do something 
}

// if...else if...else...
if condition1 { 
    // do something 
} else if condition2 {
    // do something else 
} else {
    // catch-all or default 
}

1.2.2 循环

sum := 0 

//普通for循环
for i := 1; i <= 100; i++ { 
    sum += i 
}

//无限循环
for{
    sum++
    if sum = 100{
        break;
    }
}

//带条件的循环
for res := sum+1; sum < 15{
    sum++
    res++
}

//使用kv循环一个map或一个数组  k为索引或键值 v为值 k、v不需要时可以用_带替
for k, v := range a {
    fmt.Println(k, v)
}

1.2.3 分支

score := 100
switch score {
case 90, 100:
    fmt.Println("Grade: A")
case 80:
    fmt.Println("Grade: B")
case 70:
    fmt.Println("Grade: C")
case 65:
    fmt.Println("Grade: D")
default:
    fmt.Println("Grade: F")
}

1.3 数组、切片、字典

1.3.1 数组

数组功能与Java语言类似，都是长度不可变，并且可以使用多维数组，也可以通过arrays[i]来存储或获取值。

//声明
var nums [3]int 
//声明并初始化
var nums = [3]int{1,2,3} <==> nums:=[3]int{1,2,3}

//使用
for sum := 0, i := 0;i<10{
    sum += nums[i]
    i++
}
//修改值
num[0] = -1

数组使用较为简单，但是存在着难以解决的问题：长度固定 。

例如当我们在程序中需要一个数据结构来存储获取到的所有用户，因为用户数量是会随着时间变化的，但是数组其长度却不可改变，所以数组并不适合存储长度会发生改变的数据。因此在Go语言中通过使用切片来解决以上问题。

1.3.2 切片

切片相比于Java来说是一种全新的概念。在Java中，对于不定长的数据存储结构，可以使用List接口来完成操作，例如有ArrayList与LinkList，这些接口可以实现数据的随时添加与获取，并没有对长度进行限制。但是在Go中不存在这样的接口，而是通过切片(Slice)来完成不定长的数据长度存储。

切片与数组最大的不同就是切片不用声明长度。但是切片与数组并非毫无关系，数组可以看作是切片的底层数组，而切片则可以看作是数组某个连续片段的引用。切片可以只使用数组的一部分元素或者整个数组来创建，甚至可以创建一个比所基于的数组还要大的切片：

长度、容量

切片的长度就是它所包含的元素个数。

切片的容量是从它的第一个元素开始数，到其底层数组元素末尾的个数。

切片 s 的长度和容量可通过表达式 len(s) 和 cap(s) 来获取。

切片的长度从功能上类比与Java中List的size()，即通过len(slice)来感知切片的长度，即可对len(slice)进行循环，来动态控制切片内的具体内容。切片的容量在实际开发中运用不多，了解其概念即可。

创建切片

//声明一个数组
var nums =[3]int{1, 2, 3}
//0.直接声明
var slice =[]int{0, 1, 2}

//1.从数组中引用切片 其中a:b是指包括a但不包括b
var slice1 = nums[0:2] //{1,2}
//如果不写的则默认为0（左边）或最大值（右边）
var slice2 = slice1[:2] <==> var slice2 = slice1[0:] <==>var slice2 = slice1[:]

//2.使用make创建Slice 其中int为切片类型，4为其长度，5为容量
slice3 := make([]int, 5)
slice4 := make([]int, 4, 5)

动态操作切片

//使用append向切片中动态的添加元素
func append(s []T, vs ...T) []T

slice5 := make([]int, 4, 5) //{0, 0, 0, 0}
slice5 = append(slice5, 1) //{0,0,0,0,1}

//删除第一个0
sliece5 = slice5[1:]

切片的常用场景

模拟上述提到的问题使用切片解决方案

//声明切片
var userIds = []int{}
//模拟获取所有用户ID
for i := 0; i< 100{
    userIds = append(userIdS, i);
    i++;
}
//对用户信息进行处理
for k,v := range userIds{
    userIds[k] = v++
}

1.3.3 字典

字典也可称为 ‘键值对’ 或 ‘key-value’，是一种常用的数据结构，Java中有各种Map接口，常用的有HashMap等。在Go中通过使用字典来实现键值对的存储，字典是无序的，所以不会根据添加顺序来保证数据的顺序。

字典的声明与初始化

//string为键类型，int为值类型
maps := map[string]int{
  "java" : 1,
  "go" : 2,
  "python" : 3,
}

//还可以通过make来创建字典 100为其初始容量 超出可扩容
maps = make(map[string]int, 100)

字典的使用场景

//直接使用
fmt.Println(maps["java"]) //1

//赋值
maps["go"] = 4

//取值 同时判断map中是否存在该键 ok为bool型
value, ok := maps["one"] 
if ok { // 找到了
  // 处理找到的value 
}

//删除
delete(testMap, "four")

二、面向对象编程

2.1 Go语言中的类

众所周知，在面向对象的语言中，一个类应该具有属性、构造方法、成员方法三种结构，Go语言也不例外。

2.1.1 类的声明与初始化

Go语言中并没有明确的类的概念，只有struct关键字可以从功能上类比为 面向对象语言中的“类” 。比如要定义一个学生类，可以这么做：

type Student struct {
    id int
    name string
    male bool
    score float64
}//定义了一个学生类，属性有id name等，每个属性的类型都在其后面

//定义学生类的构造方法
func NewStudent(id uint, name string, male bool, score float64) *Student {
    return &Student{id, name, male, score}
}

//实例化一个类对象
student := NewStudent(1, "学院君", 100)
fmt.Println(student)

2.1.2 成员方法

Go中的成员方法声明与其他语言不大相同。以Student类为例，

//在方法名前，添加对应的类，即可认为改方法为该类的成员方法。
func (s Student) GetName() string  {
    return s.name
}

//注意这里的Student是带了*的 这是因为在方法传值过程中 存在着值传递与引用传递 即指针的概念 当使用值传递时 编译器会为该参数创建一个副本传入 因此如果对副本进行修改其实是不生效的 因为在执行完此方法后该副本会被销毁 所以此处应该是用*Student 将要修改的对象指针传入 修改值才能起作用
func (s *Student) SetName(name string) {
    //这里其实是应该使用(*s).name = name，因为对于一个地址来说 其属性是没意义的 不过这样使用也是可以的 因为编译器会帮我们自动转换
    s.name = name
}

2.2 接口

接口在 Go 语言中有着至关重要的地位，如果说 goroutine 和 channel 是支撑起 Go 语言并发模型的基石，那么接口就是 Go 语言整个类型系统的基石。Go 语言的接口不单单只是接口，下面就让我们一步步来探索 Go 语言的接口特性。

2.2.1 传统侵入式接口实现

和类的实现相似，Go 语言的接口和其他语言中提供的接口概念完全不同。以 Java、PHP 为例，接口主要作为不同类之间的契约（Contract）存在，对契约的实现是强制的，体现在具体的细节上就是如果一个类实现了某个接口，就必须实现该接口声明的所有方法，这个叫「履行契约」：

// 声明一个'iTemplate'接口
interface iTemplate
{
    public function setVariable($name, $var);
    public function getHtml($template);
}


// 实现接口
// 下面的写法是正确的
class Template implements iTemplate
{
    private $vars = array();

    public function setVariable($name, $var)
    {
        $this->vars[$name] = $var;
    }

    public function getHtml($template)
    {
        foreach($this->vars as $name => $value) {
            $template = str_replace('{' . $name . '}', $value, $template);
        }

        return $template;
    }
}

这个时候，如果有另外有一个接口 iTemplate2 声明了与 iTemplate 完全一样的接口方法，甚至名字也叫 iTemplate，只不过位于不同的命名空间下，编译器也会认为上面的类 Template 只实现了 iTemplate 而没有实现 iTemplate2 接口。

这在我们之前的认知中是理所当然的，无论是类与类之间的继承，还是类与接口之间的实现，在 Java、PHP 这种单继承语言中，存在着严格的层级关系，一个类只能直接继承自一个父类，一个类也只能实现指定的接口，如果没有显式声明继承自某个父类或者实现某个接口，那么这个类就与该父类或者该接口没有任何关系。

我们把这种接口称为侵入式接口，所谓「侵入式」指的是实现类必须明确声明自己实现了某个接口。这种实现方式虽然足够明确和简单明了，但也存在一些问题，尤其是在设计标准库的时候，因为标准库必然涉及到接口设计，接口的需求方是业务实现类，只有具体编写业务实现类的时候才知道需要定义哪些方法，而在此之前，标准库的接口就已经设计好了，我们要么按照约定好的接口进行实现，如果没有合适的接口需要自己去设计，这里的问题就是接口的设计和业务的实现是分离的，接口的设计者并不能总是预判到业务方要实现哪些功能，这就造成了设计与实现的脱节。

接口的过分设计会导致某些声明的方法实现类完全不需要，如果设计的太简单又会导致无法满足业务的需求，这确实是一个问题，而且脱离了用户使用场景讨论这些并没有意义，以 PHP 自带的 SessionHandlerInterface 接口为例，该接口声明的接口方法如下：

SessionHandlerInterface {
    /* 方法 */
    abstract public close ( void ) : bool
    abstract public destroy ( string $session_id ) : bool
    abstract public gc ( int $maxlifetime ) : int
    abstract public open ( string $save_path , string $session_name ) : bool
    abstract public read ( string $session_id ) : string
    abstract public write ( string $session_id , string $session_data ) : bool
}

用户自定义的 Session 管理器需要实现该接口，也就是要实现该接口声明的所有方法，但是实际在做业务开发的时候，某些方法其实并不需要实现，比如如果我们基于 Redis 或 Memcached 作为 Session 存储器的话，它们自身就包含了过期回收机制，所以 gc 方法根本不需要实现，又比如 close 方法对于大部分驱动来说，也是没有什么意义的。

正是因为这种不合理的设计，所以在编写 PHP 类库中的每个接口时都需要纠结以下两个问题（Java 也类似）：

1. 一个接口需要声明哪些接口方法？
2. 如果多个类实现了相同的接口方法，应该如何设计接口？比如上面这个 SessionHandlerInterface，有没有必要拆分成多个更细分的接口，以适应不同实现类的需要？

接下我们来看看 Go 语言的接口是如何避免这些问题的。

2.2.2 Go 语言的接口实现

在 Go 语言中，类对接口的实现和子类对父类的继承一样，并没有提供类似 implement 这种关键字显式声明该类实现了哪个接口，一个类只要实现了某个接口要求的所有方法，我们就说这个类实现了该接口。

例如，我们定义了一个 File 类，并实现了 Read()、Write()、Seek()、Close() 四个方法：

type File struct { 
    // ...
}

func (f *File) Read(buf []byte) (n int, err error) 
func (f *File) Write(buf []byte) (n int, err error) 
func (f *File) Seek(off int64, whence int) (pos int64, err error) 
func (f *File) Close() error

假设我们有如下接口（Go 语言通过关键字 interface 来声明接口，以示和结构体类型的区别，花括号内包含的是待实现的方法集合）：

type IFile interface { 
    Read(buf []byte) (n int, err error) 
    Write(buf []byte) (n int, err error) 
    Seek(off int64, whence int) (pos int64, err error) 
    Close() error 
}

type IReader interface { 
    Read(buf []byte) (n int, err error) 
}

type IWriter interface { 
    Write(buf []byte) (n int, err error) 
}

type ICloser interface { 
    Close() error 
}

尽管 File 类并没有显式实现这些接口，甚至根本不知道这些接口的存在，但是我们说 File 类实现了这些接口，因为 File 类实现了上述所有接口声明的方法。当一个类的成员方法集合包含了某个接口声明的所有方法，换句话说，如果一个接口的方法集合是某个类成员方法集合的子集，我们就认为该类实现了这个接口。

与 Java、PHP 相对，我们把 Go 语言的这种接口称作非侵入式接口，因为类与接口的实现关系不是通过显式声明，而是系统根据两者的方法集合进行判断。这样做有两个好处：

• 其一，Go 语言的标准库不需要绘制类库的继承/实现树图，在 Go 语言中，类的继承树并无意义，你只需要知道这个类实现了哪些方法，每个方法是干什么的就足够了。
• 其二，定义接口的时候，只需要关心自己应该提供哪些方法即可，不用再纠结接口需要拆得多细才合理，也不需要为了实现某个接口而引入接口所在的包，接口由使用方按需定义，不用事先设计，也不用考虑之前是否有其他模块定义过类似接口。

这样一来，就完美地避免了传统面向对象编程中的接口设计问题。

三、并发与多线程

3.1 Goroutine

对于任何一个优秀的语言来说，并发处理的能力都是决定其优劣的关键。在Go语言中，通过Goroutine来实现并发的处理。

func say(s string) {
    fmt.Println(s)
}

func main() {
    //通过 go 关键字新开一个协程
    go say("world")
    say("hello")
}

Go语言中没有像Java那么多的锁来限制资源同时访问，只提供了Mutex来进行同步操作。

//给类SafeCounter添加锁
type SafeCounter struct {
    v   map[string]int
    mux sync.Mutex
}

// Inc 增加给定 key 的计数器的值。
func (c *SafeCounter) Inc(key string) {
    //给该对象上锁
    c.mux.Lock()
    // Lock 之后同一时刻只有一个 goroutine 能访问 c.v
    c.v[key]++
    //解锁
    c.mux.Unlock()
}

3.2 Channel

多协程之间通过Channel进行通信，从功能上可以类比为Java的volatile关键字。

ch := make(chan int) 声明一个int型的Channel，两个协程之间可以通过ch进行int数据通信。

通过Channel进行数据传输。

ch <- v    // 将 v 发送至信道 ch。
v := <-ch  // 从 ch 接收值并赋予 v。

package main

import "fmt"

func sum(s []int, c chan int) {
    sum := 0
    for _, v := range s {
        sum += v
    }
    c <- sum // 将和送入 c
}

//对于main方法来说 相当于就是开启了一个协程
func main() {
    s := []int{7, 2, 8, -9, 4, 0}

    c := make(chan int)
    //通过go关键字开启两个协程 将chaneel当做参数传入
    go sum(s[:len(s)/2], c)
    go sum(s[len(s)/2:], c)
    //通过箭头方向获取或传入信息
    x, y := <-c, <-c // 从 c 中接收

    fmt.Println(x, y, x+y)
}

四、错误处理

4.1 error

Go 语言错误处理机制非常简单明了，不需要学习了解复杂的概念、函数和类型，Go 语言为错误处理定义了一个标准模式，即 error 接口，该接口的定义非常简单：

type error interface { 
    Error() string 
}

其中只声明了一个 Error() 方法，用于返回字符串类型的错误消息。对于大多数函数或类方法，如果要返回错误，基本都可以定义成如下模式 —— 将错误类型作为第二个参数返回：

func Foo(param int) (n int, err error) { 
    // ...
}

然后在调用返回错误信息的函数/方法时，按照如下「卫述语句」模板编写处理代码即可：

n, err := Foo(0)

if err != nil { 
    // 错误处理 
} else{
    // 使用返回值 n 
}

非常简洁优雅。

4.2 defer

defer用于确保一个方法执行完成之后，无论执行结果是否成功，都要执行defer中的语句。类似于Java中的try..catch..finally用法。例如在文件处理中，无论结果是否成功，都要关闭文件流。

func ReadFile(filename string) ([]byte, error) {
    f, err := os.Open(filename)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    //无论结果如何 都要关闭文件流
    defer f.Close()

    var n int64 = bytes.MinRead

    if fi, err := f.Stat(); err == nil {
        if size := fi.Size() + bytes.MinRead; size > n {
            n = size
        }
    }
    return readAll(f, n)
}

4.3 panic

Go语言中没有太多的异常类，不像Java一样有Error、Exception等错误类型，当然也没有try..catch语句。

Panic(恐慌)，意味在程序运行中出现了错误，如果该错误未被捕获的话，就会造成系统崩溃退出。例如一个简单的panic：a := 1/0。

就会引发panic: integer divide by zero。

其中第一行表示出问题的协程，第二行是问题代码所在的包和函数，第三行是问题代码的具体位置，最后一行则是程序的退出状态，通过这些信息，可以帮助你快速定位问题并予以解决。

4.4 recover

当有可以预见的错误时，又不希望程序崩溃退出，可以使用recover()语句来捕获未处理的panic。recover应当放在defer语句中，且该语句应该在方法中前部，避免未能执行到defer语句时就引发了系统异常退出。

package main

import (
    "fmt"
)

func divide() {
    //通过defer，确保该方法只要执行完毕都要执行该匿名方法
    defer func() {
        //进行异常捕获
        if err := recover(); err != nil {
            fmt.Printf("Runtime panic caught: %v\n", err)
        }
    }()

    var i = 1
    var j = 0
    k := i / j
    fmt.Printf("%d / %d = %d\n", i, j, k)
}

func main() {
    divide()
    fmt.Println("divide 方法调用完毕，回到 main 函数")
}

可以看到，虽然会出现异常，但我们使用recover()捕获之后，就不会出现系统崩溃退出的情形，而只是将该方法结束。其中fmt.Printf("%d / %d = %d\n", i, j, k)语句并没有执行到，因为代码执行到他的上一步已经出现异常导致该方法提前结束。
4 recover

当有可以预见的错误时，又不希望程序崩溃退出，可以使用recover()语句来捕获未处理的panic。recover应当放在defer语句中，且该语句应该在方法中前部，避免未能执行到defer语句时就引发了系统异常退出。

package main

import (
    "fmt"
)

func divide() {
    //通过defer，确保该方法只要执行完毕都要执行该匿名方法
    defer func() {
        //进行异常捕获
        if err := recover(); err != nil {
            fmt.Printf("Runtime panic caught: %v\n", err)
        }
    }()

    var i = 1
    var j = 0
    k := i / j
    fmt.Printf("%d / %d = %d\n", i, j, k)
}

func main() {
    divide()
    fmt.Println("divide 方法调用完毕，回到 main 函数")
}

可以看到，虽然会出现异常，但我们使用recover()捕获之后，就不会出现系统崩溃退出的情形，而只是将该方法结束。其中fmt.Printf("%d / %d = %d\n", i, j, k)语句并没有执行到，因为代码执行到他的上一步已经出现异常导致该方法提前结束。

五、总结

通过以上的学习，大家可以以使用为目的的初步了解到go的基础语法，但是仅凭本文想要学明白go是完全不够的。例如go的最大优势之一“协程”，由于文章目的就没有特别详细展开，有兴趣的同学可以继续学习。