Golang 快速入门

Golang 进阶
- 反射
- - 变量内置 Pair 结构
  - reflect
  - 结构体标签
- 并发知识
- - 基础知识
  - 早期调度器的处理
  - GMP 模型
  - 调度器的设计策略
- 并发编程
- - goroutine
  - channel
  - 无缓冲的 channel
  - 有缓冲的 channel
  - 关闭 channel
  - channel 与 range
  - channel 与 select

Golang 快速入门：

【Golang 快速入门】基础语法 + 面向对象
【Golang 快速入门】高级语法：反射 + 并发
【Golang 快速入门】项目实战：即时通信系统
【Golang 快速入门】Go Modules + 生态拓展
【Go 框架开发】Zinx 框架开发笔记

学习视频：8 小时转职 Golang 工程师，这门课很适合有一定开发经验的小伙伴，强推！

Golang 进阶

反射

变量内置 Pair 结构

var a string
// pair<statictype:string, value:"aceld">
a = "aceld"var allType interface{}
// pair<type:string, value:"aceld">
allType = astr, _ := allType.(string)

类型断言其实就是根据 pair 中的 type 获取到 value

// tty: pair<type: *os.File, value: "/dev/tty" 文件描述符>
tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {fmt.Println("open file error", err)return
}// r: pair<type: , value: >
var r io.Reader
// r: pair<type: *os.File, value: "/dev/tty" 文件描述符>
r = tty// w: pair<type: , value: >
var w io.Writer
// w: pair<type: *os.File, value: "/dev/tty" 文件描述符>
w = r.(io.Writer) // 强转w.Write([]byte("HELLO THIS IS A TEST!!\n"))

仔细分析下面的代码：

由于 pair 在传递过程中是不变的，所以不管 r 还是 w，pair 中的 tpye 始终是 Book
又因为 Book 实现了 Reader、Wrtier 接口，所以 type 为 Book 可以调用 ReadBook() 和 WriteBook()

type Reader interface {ReadBook()
}type Writer interface {WriteBook()
}// 具体类型
type Book struct {}func (b *Book) ReadBook() {fmt.Println("Read a Book")
}func (b *Book) WriteBook() {fmt.Println("Write a Book")
}func main() {// b: pair<type: Book, value: book{} 地址>b := &Book{}// book ---> reader// r: pair<type: , value: >var r Reader// r: pair<type: Book, value: book{} 地址>r = br.ReadBook()// reader ---> writer// w: pair<type: , value: >var w Writer// w: pair<type: Book, value: book{} 地址>w = r.(Writer) // 此处的断言为什么成功？因为 w, r 的type是一致的w.WriteBook()
}

reflect

reflect 包中的两个重要方法：

// ValueOf returns a new Value initialized to the concrete value
// stored in the interface i. ValueOf(nil) returns the zero Value.
func ValueOf(i interface{}) Value {...}// ValueOf接口用于获取输入参数接口中的数据的值，如果接口为空则返回0

// TypeOf returns the reflection Type that represents the dynamic type of i.
// If i is a nil interface value, TypeOf returns nil.
func TypeOf(i interface{}) Type {...}// TypeOf用来动态获取输入参数接口中的值的类型，如果接口为空则返回nil

反射的应用：

获取简单变量的类型和值：

func reflectNum(arg interface{}) {fmt.Println("type : ", reflect.TypeOf(arg))fmt.Println("value : ", reflect.ValueOf(arg))
}func main() {var num float64 = 1.2345reflectNum(num)
}

type :  float64
value :  1.2345

获取结构体变量的字段方法：

type User struct {Id   intName stringAge  int
}func (u User) Call() {fmt.Println("user ius called..")fmt.Printf("%v\n", u)
}func main() {user := User{1, "AceId", 18}DoFieldAndMethod(user)
}func DoFieldAndMethod(input interface{}) {// 获取input的typeinputType := reflect.TypeOf(input)fmt.Println("inputType is :", inputType.Name())// 获取input的valueinputValue := reflect.ValueOf(input)fmt.Println("inputValue is :", inputValue)// 通过type获取里面的字段// 1.获取interface的reflect.Type，通过Type得到NumField，进行遍历// 2.得到每个field，数据类型// 3.通过field有一个Interface()方法，得到对应的valuefor i := 0; i < inputType.NumField(); i++ {field := inputType.Field(i)value := inputValue.Field(i).Interface()fmt.Printf("%s: %v = %v\n", field.Name, field.Type, value)}// 通过type获取里面的方法，调用for i := 0; i < inputType.NumMethod(); i++ {m := inputType.Method(i)fmt.Printf("%s: %v\n", m.Name, m.Type)}
}

inputType is : User
inputValue is : {1 AceId 18}
Id: int = 1
Name: string = AceId
Age: int = 18
Call: func(main.User)

结构体标签

结构体标签的定义：

type resume struct {Name string `info:"name" doc:"我的名字"`Sex  string `info:"sex"`
}func findTag(str interface{}) {t := reflect.TypeOf(str).Elem()for i := 0; i < t.NumField(); i++ {taginfo := t.Field(i).Tag.Get("info")tagdoc := t.Field(i).Tag.Get("doc")fmt.Println("info: ", taginfo, " doc: ", tagdoc)}
}func main() {var re resumefindTag(&re)
}

info:  name  doc:  我的名字
info:  sex  doc:

结构体标签的应用：JSON 编码与解码

import ("encoding/json""fmt"
)type Movie struct {Title  string   `json:"title"`Year   int      `json:"year"`Price  int      `json:"price"`Actors []string `json:"actors"`Test   string   `json:"-"` // 忽略该值,不解析
}func main() {movie := Movie{"喜剧之王", 2000, 10, []string{"xingye", "zhangbozhi"}, "hhh"}// 编码：结构体 -> jsonjsonStr, err := json.Marshal(movie)if err != nil {fmt.Println("json marshal error", err)return}fmt.Printf("jsonStr = %s\n", jsonStr)// 解码：jsonstr -> 结构体myMovie := Movie{}err = json.Unmarshal(jsonStr, &myMovie)if err != nil {fmt.Println("json unmarshal error", err)return}fmt.Printf("%v\n", myMovie)
}

jsonStr = {"title":"喜剧之王","year":2000,"price":10,"actors":["xingye","zhangbozhi"]}
{喜剧之王 2000 10 [xingye zhangbozhi] }

其他应用：orm 映射关系 …

并发知识

基础知识

早期的操作系统是单进程的，存在两个问题：

1、单一执行流程、计算机只能一个任务一个任务的处理

2、进程阻塞所带来的 CPU 浪费时间

多线程 / 多进程解决了阻塞问题：

但是多线程又面临新的问题：上下文切换所耗费的开销很大。

进程 / 线程的数量越多，切换成本就越大，也就越浪费。

有可能 CPU 使用率 100%，其中 60% 在执行程序，40% 在执行切换…

多线程随着 同步竞争（如锁、竞争资源冲突等），开发设计变的越来越复杂。

多线程存在 高消耗调度 CPU、高内存占用 的问题：

如果将内核空间和用户空间的线程拆开，也就出现了协程（其实就是用户空间的线程）

内核空间的线程由 CPU 调度，协程是由开发者来进行调度。

用户线程，就是协程。内核线程，就是真的线程。

然后在内核线程与协程之间，再加入一个协程调度器：实现线程与协程的一对多模型

弊端：如果一个协程阻塞，会影响下一个的调用（轮询的方式）

如果将上面的模型改成一对一的模型，虽然没有阻塞，但是和以前的线程模型没有区别了…

再继续优化成多对多的模型，则将主要精力放在优化协程调度器上：

内核空间是 CPU 地盘，我们无法进行太多优化。

不同的语言想要支持协程的操作，都是在用户空间优化其协程处理器。

Go 对协程的处理：

早期调度器的处理

老调度器有几个缺点：

创建、销毁、调度 G 都需要每个 M 获取锁，形成了激烈的锁竞争。
M 转移 G 会造成延迟和额外的系统负载。
系统调用（CPU 在 M 之前的切换）导致频繁的线程阻塞和取消阻塞操作，增加了系统开销。

GMP 模型

调度器的设计策略

调度器的 4 个设计策略：复用线程、利用并行、抢占、全局G队列

复用线程：work stealing、hand off

work stealing 机制：某个处理器的本地队列空余，从其他处理器中偷取协程来执行

注意，这里是从某个处理器的本地队列偷取，还有从全局队列中偷取的做法

hand off 机制：如果某个线程阻塞，会将处理器资源让给其他线程。

利用并行：利用 GOMAXPROCS 限定 P 的个数 = CPU 核数 / 2

抢占：

全局G队列：基于 warlk stealing 机制，如果所有处理器的本地队列都没有协程，则从全局获取。

并发编程

goroutine

创建 goroutine：

// 子routine
func newTask() {i := 0for {i++fmt.Printf("new Goroutie: i = %d\n", i)time.Sleep(1 * time.Second)}
}// 主routine
func main() {// 创建一个子进程 去执行newTask()流程go newTask()i := 0for {i++fmt.Printf("main goroutine: i = %d\n", i)time.Sleep(1 * time.Second)}
}

main goroutine: i = 1
new Goroutie: i = 1
new Goroutie: i = 2
main goroutine: i = 2
main goroutine: i = 3
new Goroutie: i = 3
...

退出当前的 goroutine 的方法 runtime.Goexit()，比较以下两段代码：

func main() {go func() {defer fmt.Println("A.defer")func() {defer fmt.Println("B.defer")fmt.Println("B")}()fmt.Println("A")}()// 防止程序退出for {time.Sleep(1 * time.Second)}
}

B
B.defer
A
A.defer

执行了退出 goroutine 的方法：

func main() {go func() {defer fmt.Println("A.defer")func() {defer fmt.Println("B.defer")runtime.Goexit() // 退出当前goroutinefmt.Println("B")}()fmt.Println("A")}()// 防止程序退出for {time.Sleep(1 * time.Second)}
}

B.defer
A.defer

channel

channel 用于在 goroutine 之间进行数据传递：

make(chan Type) // 等价于 make(chan Type, 0)
make(chan Type, capacity)

channel <- value      // 发送value到channel
<-channel                        // 接收并将其丢弃
x := <-channel          // 从channel中接收数据，并赋值给x
x, ok := <-channel  // 功能同上，同时检查通道是否已关闭或为空

channel 的使用：

func main() {// 定义一个channelc := make(chan int)go func() {defer fmt.Println("goroutine 结束")fmt.Println("goroutine 正在运行")c <- 666 // 将666发送给c}()num := <-c // 从c中接受数据, 并赋值给numfmt.Println("num = ", num)fmt.Println("main goroutine 结束...")
}

goroutine 正在运行...
goroutine结束
num =  666
main goroutine 结束...

上面的代码（使用 channel 交换数据），sub goroutine 一定会在 main goroutine 之后运行

如果 main goroutine 运行的快，会进入等待，等待 sub goroutine 传递数据过来

如果 sub goroutine 运行的快，也会进入等待，等待 main routine 运行到当前，然后再发送数据

无缓冲的 channel

第 1 步，两个 goroutine 都到达通道，但哪个都没有开始执⾏发送或者接收。
第 2 步，左侧的 goroutine 将它的⼿伸进了通道，这模拟了向通道发送数据的⾏为。

这时，这个 goroutine 会在通道中被锁住，直到交换完成。
第 3 步，右侧的 goroutine 将它的手放⼊通道，这模拟了从通道⾥接收数据。

这个 goroutine ⼀样也会在通道中被锁住，直到交换完成。
第 4 步和第 5 步，进⾏交换。
第 6 步，两个 goroutine 都将它们的手从通道里拿出来，这模拟了被锁住的 goroutine 得到释放。

两个 goroutine 现在都可以去做其他事情了。

有缓冲的 channel

第 1 步，右侧的 goroutine 正在从通道接收一个值。
第 2 步，右侧的这个 goroutine 独立完成了接收值的动作，左侧的 goroutine 正在发送一个新值到通道里。
第 3 步，左侧的 goroutine 还在向通道发送新值，⽽右侧的 goroutine 正在从通道接收另外一个值。

这个步骤⾥的两个操作既不是同步的，也不会互相阻塞。
第 4 步，所有的发送和接收都完成，⽽通道里还有⼏个值，也有一些空间可以存更多的值。

特点：

当 channel 已经满，再向⾥面写数据，就会阻塞。
当 channel 为空，从⾥面取数据也会阻塞。

func main() {// 带有缓冲的channelc := make(chan int, 3)fmt.Println("len(c) = ", len(c), "cap(c) = ", cap(c))go func() {defer fmt.Println("子go程结束")for i := 0; i < 3; i++ {c <- ifmt.Println("子go程正在运行，发送的元素 =", i, "len(c) = ", len(c), " cap(c) = ", cap((c)))}}()time.Sleep(2 * time.Second)for i := 0; i < 3; i++ {num := <-c // 从c中接收数据，并赋值给numfmt.Println("num = ", num)}fmt.Println("main 结束")
}

len(c) =  0 cap(c) =  3
子go程正在运行，发送的元素 = 0 len(c) =  1  cap(c) =  3
子go程正在运行，发送的元素 = 1 len(c) =  2  cap(c) =  3
子go程正在运行，发送的元素 = 2 len(c) =  3  cap(c) =  3
子go程结束
num =  0
num =  1
num =  2
main 结束

上例中，可以尝试分别改变 2 个 for 的循环次数进行学习。

关闭 channel

func main() {c := make(chan int)go func() {for i := 0; i < 5; i++ {c <- i}// close可以关闭一个channelclose(c)}()for {// ok为true表示channel没有关闭，为false表示channel已经关闭if data, ok := <-c; ok {fmt.Println(data)} else {break}}fmt.Println("Main Finished..")
}

0
1
2
3
4
Main Finished..

channel 不像文件一样需要经常去关闭，只有当确实没有任何发送数据了，或者想显式的结束 range 循环之类的，才去关闭 channel，注意：

关闭 channel 后，无法向 channel 再发送数据（引发 panic 错误后导致接收立即返回零值）
关闭 channel 后，可以继续从 channel 接收数据
对于 nil channel，⽆论收发都会被阻塞

channel 与 range

func main() {c := make(chan int)go func() {defer close(c)for i := 0; i < 5; i++ {c <- i}}()// 可以使用range来迭代不断操作channelfor data := range c {fmt.Println(data)}fmt.Println("Main Finished..")
}

channel 与 select

select 可以用来监控多路 channel 的状态：

func fibonacii(c, quit chan int) {x, y := 1, 1for {select {case c <- x:// 如果c可写，则进入该casex, y = y, x+ycase <-quit:// 如果quit可读，则进入该casefmt.Println("quit")return}}
}func main() {c := make(chan int)quit := make(chan int)// sub gogo func() {for i := 0; i < 6; i++ {fmt.Println(<-c)}quit <- 0}()// main gofibonacii(c, quit)
}

1
1
2
3
5
8
quit

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