今天要说的技术方案也是有一定项目背景的。在上一个项目中，我们需要对一个redis集群中过期的key进行处理，这是一个分布式
系统，考虑到高可用性，需要具备过期处理功能的服务有多个副本，这样我们就要求在同一时间内仅有一个副本可以对过期的key>进行处理，如果该副本挂掉，系统会在其他副本中再挑选出一个来处理过期的key。

很显然，这里涉及到一个选主(leader election)的过程。每当涉及选主，很多人就会想到一些高大上的分布式一致性/共识算法，
比如：raft、paxos等。当然使用这
些算法自然没有问题，但是也给系统徒增了很多复杂性。能否有一些更简单直接的方案呢？我们已经有了一个redis集群，是否可>以利用redis集群的能力来完成这一点呢？

Redis原生并没有提供leader election算法，但Redis作者提供了分布式锁的算法，也就>是说我们可以用分布式锁来实现一个简单的选主功能，见下图：

图：利用redis分布式锁实现选主

在上图中我们看到，只有持有锁的服务才具备操作数据的资格，也就是说持有锁的服务的角色是leader，而其他服务则继续尝试去持有锁，它们是follower的角色。

1. 基于单节点redis的分布式锁

在redis官方有关分布式锁算法的介绍页面中，作者给出了各种编程语言的推荐实现，而Go语言的推荐实现仅redsync这一种。在这篇短文中，我们就来使用redsync实现基于Redis分布式锁的选主方案。

在Go生态中，连接和操作redis的主流go客户端库有go-redis和redigo。最新的redsync版本底层redis driver既支持go-redis，也支持redigo，我个人日常使用最多的是go-redis这个客户端，这里我们就用go-redis。

redsync github主页中给出的例子是基于单redis node的分布式锁示例。下面我们也先以单redis节点来看看如何通过Redis的分布式锁实现我们的业务逻辑：

// github.com/bigwhite/experiments/blob/master/redis-cluster-distributed-lock/standalone/main.go

     1  package main
     2
     3  import (
     4      "context"
     5      "log"
     6      "os"
     7      "os/signal"
     8      "sync"
     9      "sync/atomic"
    10      "syscall"
    11      "time"
    12
    13      goredislib "github.com/go-redis/redis/v8"
    14      "github.com/go-redsync/redsync/v4"
    15      "github.com/go-redsync/redsync/v4/redis/goredis/v8"
    16  )
    17
    18  const (
    19      redisKeyExpiredEventSubj = `__keyevent@0__:expired`
    20  )
    21
    22  var (
    23      isLeader  int64
    24      m         atomic.Value
    25      id        string
    26      mutexName = "the-year-of-the-ox-2021"
    27  )
    28
    29  func init() {
    30      if len(os.Args) < 2 {
    31          panic("args number is not correct")
    32      }
    33      id = os.Args[1]
    34  }
    35
    36  func tryToBecomeLeader() (bool, func() (bool, error), error) {
    37      client := goredislib.NewClient(&goredislib.Options{
    38          Addr: "localhost:6379",
    39      })
    40      pool := goredis.NewPool(client)
    41      rs := redsync.New(pool)
    42
    43      mutex := rs.NewMutex(mutexName)
    44
    45      if err := mutex.Lock(); err != nil {
    46          client.Close()
    47          return false, nil, err
    48      }
    49
    50      return true, func() (bool, error) {
    51          return mutex.Unlock()
    52      }, nil
    53  }
    54
    55  func doElectionAndMaintainTheStatus(quit <-chan struct{}) {
    56      ticker := time.NewTicker(time.Second * 5)
    57      var err error
    58      var ok bool
    59      var cf func() (bool, error)
    60
    61      c := goredislib.NewClient(&goredislib.Options{
    62          Addr: "localhost:6379",
    63      })
    64      defer c.Close()
    65      for {
    66          select {
    67          case <-ticker.C:
    68              if atomic.LoadInt64(&isLeader) == 0 {
    69                  ok, cf, err = tryToBecomeLeader()
    70                  if ok {
    71                      log.Printf("prog-%s become leader successfully\n", id)
    72                      atomic.StoreInt64(&isLeader, 1)
    73                      defer cf()
    74                  }
    75                  if !ok || err != nil {
    76                      log.Printf("prog-%s try to become leader failed: %s\n", id, err)
    77                  }
    78              } else {
    79                  log.Printf("prog-%s is the leader\n", id)
    80                  // update the lock live time and maintain the leader status
    81                  c.Expire(context.Background(), mutexName, 8*time.Second)
    82              }
    83          case <-quit:
    84              return
    85          }
    86      }
    87  }
    88
    89  func doExpire(quit <-chan struct{}) {
    90      // subscribe the expire event of redis
    91      c := goredislib.NewClient(&goredislib.Options{
    92          Addr: "localhost:6379"})
    93      defer c.Close()
    94
    95      ctx := context.Background()
    96      pubsub := c.Subscribe(ctx, redisKeyExpiredEventSubj)
    97      _, err := pubsub.Receive(ctx)
    98      if err != nil {
    99          log.Printf("prog-%s subscribe expire event failed: %s\n", id, err)
   100          return
   101      }
   102      log.Printf("prog-%s subscribe expire event ok\n", id)
   103
   104      // Go channel which receives messages from redis db
   105      ch := pubsub.Channel()
   106      for {
   107          select {
   108          case event := <-ch:
   109              key := event.Payload
   110              if atomic.LoadInt64(&isLeader) == 0 {
   111                  break
   112              }
   113              log.Printf("prog-%s 收到并处理一条过期消息[key:%s]", id, key)
   114          case <-quit:
   115              return
   116          }
   117      }
   118  }
   119
   120  func main() {
   121      var wg sync.WaitGroup
   122      wg.Add(2)
   123      var quit = make(chan struct{})
   124
   125      go func() {
   126          doElectionAndMaintainTheStatus(quit)
   127          wg.Done()
   128      }()
   129      go func() {
   130          doExpire(quit)
   131          wg.Done()
   132      }()
   133
   134      c := make(chan os.Signal, 1)
   135      signal.Notify(c, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
   136      _ = <-c
   137      close(quit)
   138      log.Printf("recv exit signal...")
   139      wg.Wait()
   140      log.Printf("program exit ok")
   141  }

上面示例代码比较长，但它很完整。我们一点点来看。

首先，我们看120~141行的main函数结构。在这个函数中，我们创建了两个新goroutine，main goroutine通过sync.WaitGroup等待这两个子goroutine的退出并使用quit channel模式(关于goroutine的并发模式的详解，可以参考我的专栏文章《Go并发模型和常见并发模式》)在收到系统信号(关于signal包的使用，请参见我的专栏文章《小心被kill！不要忽略对系统信号的处理》)后通知两个子goroutine退出。

接下来，我们逐个看两个子goroutine的执行逻辑。第一个goroutine执行的是doElectionAndMaintainTheStatus函数。该函数会持续尝试去持有分布式锁(tryToBecomeLeader)，一旦持有，它就变成了分布式系统中的leader角色；成为leader角色的副本会保持其角色状态(见81行)。

尝试持有分布式锁并成为leader是tryToBecomeLeader函数的主要职责，该函数直接使用了redsync包的算法，并利用与redis node建立的连接(NewClient)，尝试建立并持有分布式锁“the-year-of-the-ox-2021”。我们使用的是默认的锁属性，从redsync包的NewMutex方法源码，我们能看到锁默认属性如下：

// github.com/go-redsync/redsync/redsync.go

// NewMutex returns a new distributed mutex with given name.
func (r *Redsync) NewMutex(name string, options ...Option) *Mutex {
        m := &Mutex{
                name:         name,
                expiry:       8 * time.Second,
                tries:        32,
                delayFunc:    func(tries int) time.Duration { return 500 * time.Millisecond },
                genValueFunc: genValue,
                factor:       0.01,
                quorum:       len(r.pools)/2 + 1,
                pools:        r.pools,
        }
        for _, o := range options {
                o.Apply(m)
        }
        return m
}

我们看到锁有一个过期时间属性(expiry)，过期时间默认仅有8秒。问题来了：一旦锁过期了，那么情况会怎样？事实是一旦锁过期掉，在leader尚未解锁时，其follower也会加锁成功，因为原锁的key已经因过期而被删除掉了。长此以往，整个分布式系统就会存在多个自视为leader的进程，整个处理逻辑就乱了！

解决这个问题至少可以有三种方案：

• 方案1：将锁的expiry设置的很长，长到一旦某个服务持有了锁，不需担心锁过期的问题；
• 方案2：在所的默认expiry到期之前解锁，所有服务重新竞争锁；
• 方案3：一旦某个服务持有了锁，则需要定期重设锁的expiry时间，保证锁不会过期，直到该服务主动执行unlock。

方案1的问题在于，一旦持有锁的leader因意外异常退出并且尚未unlock，那么由于锁的过期时间超级长，其他follower依然无法持有锁而变成下一任leader，导致整个分布式系统的leader缺失，业务逻辑无法继续进行；

方案2其实是基于Redis分布式锁的常规使用方式，但对于像我这里的业务场景，频繁lock和unlock没必要，我只需要保证系统中有一个leader一直在处理过期event即可，在服务间轮流处理并非我的需求。但这个方案是一个可行的方案，代码逻辑清晰也简单。

方案3则是非常适合我的业务场景的方案，持有锁的leader通过定期(<8s)的更新锁的过期时间来保证锁的有效性，这样避免了leader频繁切换。这里我们就使用了这一方案，见78~82行，我们在定时器的帮助下，定期重新设置了锁的过期时间(8s)。

在上述示例代码中，我们用一个变量isLeader来标识该服务是否持有了锁，由于该变量被多个goroutine访问和修改，因此我们通过atomic包实现对其的原子访问以避免出现race问题。

最后，我们说说这段示例承载的业务逻辑(doExpire函数)。真正的业务逻辑由doExpire函数实现。它通过监听redis 0号库的key空间的过期事件实现对目标key的过期处理(这里并未体现这一点)。

subscribe的subject字符串为keyevent@0:expired，这个字符串的组成含义可以参考redis官方对notifications的说明，这里的字串表明我们要监听key事件，在0号数据库，事件类型是key过期。

当在0号数据库有key过期后，我们的订阅channel(105行)就会收到一个事件，通过event的Payload我们可以得到key的名称，后续我们可以根据key的名字来过滤掉我们不关心的key，而仅对期望的key做相应处理。

在默认配置下， redis的通知功能处于关闭状态。我们需要通过命令或在redis.conf中开启这一功能。

$redis-cli
127.0.0.1:6379> config set notify-keyspace-events KEx
OK

到这里，我们已经搞清楚了上面示例代码的原理，下面我们就来真实运行一次上面的代码，我们编译上面代码并启动三个实例：

$go build main.go
$./main 1
$./main 2
$./main 3

由于./main 1先启动，因此第一个启动的服务一般会先成为leader：

$main 1
2021/02/11 05:43:15 prog-1 subscribe expire event ok
2021/02/11 05:43:20 prog-1 become leader successfully
2021/02/11 05:43:25 prog-1 is the leader
2021/02/11 05:43:30 prog-1 is the leader

而其他两个服务会定期尝试去持有锁：

$main 2
2021/02/11 05:43:17 prog-2 subscribe expire event ok
2021/02/11 05:43:37 prog-2 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 05:43:53 prog-2 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock

$main 3
2021/02/11 05:43:18 prog-3 subscribe expire event ok
2021/02/11 05:43:38 prog-3 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 05:43:54 prog-3 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock

这时我们通过redis-cli在0号数据库中创建一个key1，过期时间5s：

$redis-cli
127.0.0.1:6379> setex key1 5 value1
OK

5s后，我们会在prog-1这个服务实例的输出日志中看到如下内容：

2021/02/11 05:43:50 prog-1 is the leader
2021/02/11 05:43:53 prog-1 收到并处理一条过期消息[key:key1]
2021/02/11 05:43:55 prog-1 is the leader

接下来，我们停掉prog-1：

2021/02/11 05:44:00 prog-1 is the leader
^C2021/02/11 05:44:01 recv exit signal...
redis: 2021/02/11 05:44:01 pubsub.go:168: redis: discarding bad PubSub connection: read tcp [::1]:56594->[::1]:6379: use of closed network connection
2021/02/11 05:44:01 program exit ok

在停掉prog-1后的瞬间，prog-2成功持有了锁，并成为leader：

2021/02/11 05:44:01 prog-2 become leader successfully
2021/02/11 05:44:01 prog-2 is the leader

我们再通过redis-cli在0号数据库中创建一个key2，过期时间5s：

$redis-cli
127.0.0.1:6379> setex key2 5 value2
OK

5s后，我们会在prog-2这个服务实例的输出日志中看到如下内容：

2021/02/11 05:44:17 prog-2 is the leader
2021/02/11 05:44:19 prog-2 收到并处理一条过期消息[key:key2]
2021/02/11 05:44:22 prog-2 is the leader

从运行的结果来看，该分布式系统的运行逻辑是符合我们的设计预期的。

2. 基于redis集群的分布式锁

上面，我们实现了基于单个redis节点的分布式锁的选主功能。在生产环境，我们很少会使用单节点的Redis，通常会使用Redis集群以保证高可用性。

最新的redsync已经支持了redis cluster(基于go-redis)。和单节点唯一不同的是，我们传递给redsync的pool所使用的与redis的连接由Client类型变为了ClusterClient类型：

// github.com/bigwhite/experiments/blob/master/redis-cluster-distributed-lock/cluster/v1/main.go
const (
        redisClusterMasters      = "localhost:30001,localhost:30002,localhost:30003"
)

func main() {
    ... ...
        client := goredislib.NewClusterClient(&goredislib.ClusterOptions{
                Addrs: strings.Split(redisClusterMasters, ",")})
        defer client.Close()
    ... ...
}

我们在本地启动的redis cluster，三个master的地址分别为：localhost:30001、localhost:30002和localhost:30003。我们将master的地址组成一个逗号分隔的常量redisClusterMasters。

我们对上面单节点的代码做了改进，将Redis连接的创建放在了main中，并将client连接作为参数传递给各个goroutine的运行函数。下面是cluster版示例代码完整版(v1)：

// github.com/bigwhite/experiments/blob/master/redis-cluster-distributed-lock/cluster/v1/main.go

     1  package main
     2
     3  import (
     4      "context"
     5      "log"
     6      "os"
     7      "os/signal"
     8      "strings"
     9      "sync"
    10      "sync/atomic"
    11      "syscall"
    12      "time"
    13
    14      goredislib "github.com/go-redis/redis/v8"
    15      "github.com/go-redsync/redsync/v4"
    16      "github.com/go-redsync/redsync/v4/redis/goredis/v8"
    17  )
    18
    19  const (
    20      redisKeyExpiredEventSubj = `__keyevent@0__:expired`
    21      redisClusterMasters      = "localhost:30001,localhost:30002,localhost:30003"
    22  )
    23
    24  var (
    25      isLeader  int64
    26      m         atomic.Value
    27      id        string
    28      mutexName = "the-year-of-the-ox-2021"
    29  )
    30
    31  func init() {
    32      if len(os.Args) < 2 {
    33          panic("args number is not correct")
    34      }
    35      id = os.Args[1]
    36  }
    37
    38  func tryToBecomeLeader(client *goredislib.ClusterClient) (bool, func() (bool, error), error) {
    39      pool := goredis.NewPool(client)
    40      rs := redsync.New(pool)
    41
    42      mutex := rs.NewMutex(mutexName)
    43
    44      if err := mutex.Lock(); err != nil {
    45          return false, nil, err
    46      }
    47
    48      return true, func() (bool, error) {
    49          return mutex.Unlock()
    50      }, nil
    51  }
    52
    53  func doElectionAndMaintainTheStatus(c *goredislib.ClusterClient, quit <-chan struct{}) {
    54      ticker := time.NewTicker(time.Second * 5)
    55      var err error
    56      var ok bool
    57      var cf func() (bool, error)
    58
    59      for {
    60          select {
    61          case <-ticker.C:
    62              if atomic.LoadInt64(&isLeader) == 0 {
    63                  ok, cf, err = tryToBecomeLeader(c)
    64                  if ok {
    65                      log.Printf("prog-%s become leader successfully\n", id)
    66                      atomic.StoreInt64(&isLeader, 1)
    67                      defer cf()
    68                  }
    69                  if !ok || err != nil {
    70                      log.Printf("prog-%s try to become leader failed: %s\n", id, err)
    71                  }
    72              } else {
    73                  log.Printf("prog-%s is the leader\n", id)
    74                  // update the lock live time and maintain the leader status
    75                  c.Expire(context.Background(), mutexName, 8*time.Second)
    76              }
    77          case <-quit:
    78              return
    79          }
    80      }
    81  }
    82
    83  func doExpire(c *goredislib.ClusterClient, quit <-chan struct{}) {
    84      // subscribe the expire event of redis
    85      ctx := context.Background()
    86      pubsub := c.Subscribe(ctx, redisKeyExpiredEventSubj)
    87      _, err := pubsub.Receive(ctx)
    88      if err != nil {
    89          log.Printf("prog-%s subscribe expire event failed: %s\n", id, err)
    90          return
    91      }
    92      log.Printf("prog-%s subscribe expire event ok\n", id)
    93
    94      // Go channel which receives messages from redis db
    95      ch := pubsub.Channel()
    96      for {
    97          select {
    98          case event := <-ch:
    99              key := event.Payload
   100              if atomic.LoadInt64(&isLeader) == 0 {
   101                  break
   102              }
   103              log.Printf("prog-%s 收到并处理一条过期消息[key:%s]", id, key)
   104          case <-quit:
   105              return
   106          }
   107      }
   108  }
   109
   110  func main() {
   111      var wg sync.WaitGroup
   112      wg.Add(2)
   113      var quit = make(chan struct{})
   114      client := goredislib.NewClusterClient(&goredislib.ClusterOptions{
   115          Addrs: strings.Split(redisClusterMasters, ",")})
   116      defer client.Close()
   117
   118      go func() {
   119          doElectionAndMaintainTheStatus(client, quit)
   120          wg.Done()
   121      }()
   122      go func() {
   123          doExpire(client, quit)
   124          wg.Done()
   125      }()
   126
   127      c := make(chan os.Signal, 1)
   128      signal.Notify(c, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
   129      _ = <-c
   130      close(quit)
   131      log.Printf("recv exit signal...")
   132      wg.Wait()
   133      log.Printf("program exit ok")
   134  }

和单一节点一样，我们运行三个服务实例：

$go build main.go
$main 1
2021/02/11 09:49:16 prog-1 subscribe expire event ok
2021/02/11 09:49:22 prog-1 become leader successfully
2021/02/11 09:49:26 prog-1 is the leader
2021/02/11 09:49:31 prog-1 is the leader
2021/02/11 09:49:36 prog-1 is the leader
... ...

$main 2
2021/02/11 09:49:19 prog-2 subscribe expire event ok
2021/02/11 09:49:40 prog-2 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 09:49:55 prog-2 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
... ...

$main 3
2021/02/11 09:49:31 prog-3 subscribe expire event ok
2021/02/11 09:49:52 prog-3 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 09:50:07 prog-3 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
... ...

我们看到基于Redis集群版的分布式锁也生效了！prog-1成功持有锁并成为leader! 接下来我们再来看看对过期key事件的处理！

我们通过下面命令让redis-cli连接到集群中的所有节点并设置每个节点开启key空间的事件通知：

三主：

$redis-cli -c -h localhost -p 30001
localhost:30001> config set notify-keyspace-events KEx
OK

$redis-cli -c -h localhost -p 30002
localhost:30002> config set notify-keyspace-events KEx
OK

$redis-cli -c -h localhost -p 30003
localhost:30003> config set notify-keyspace-events KEx
OK

三从：

$redis-cli -c -h localhost -p 30004
localhost:30004> config set notify-keyspace-events KEx
OK

$redis-cli -c -h localhost -p 30005
localhost:30005> config set notify-keyspace-events KEx
OK

$redis-cli -c -h localhost -p 30006
localhost:30006> config set notify-keyspace-events KEx
OK

在node1节点上，我们set一个有效期为5s的key：key1：

localhost:30001> setex key1 5 value1
-> Redirected to slot [9189] located at 127.0.0.1:30002
OK

等待5s后，我们的leader：prog-1并没有如预期那样受到expire通知！ 这是怎么回事呢？追本溯源，我们查看一下redis官方文档关于notifications的说明，我们在文档最后一段找到如下描述：

Events in a cluster

Every node of a Redis cluster generates events about its own subset of the keyspace as described above. However, unlike regular Pub/Sub communication in a cluster, events' notifications are not broadcasted to all nodes. Put differently, keyspace events are node-specific. This means that to receive all keyspace events of a cluster, clients need to subscribe to each of the nodes.

这段话大致意思是Redis集群中的每个redis node都有自己的keyspace，事件通知不会被广播到集群内的所有节点，即keyspace的事件是node相关的。如果要接收一个集群中的所有keyspace的event，那客户端就需要Subcribe集群内的所有节点。我们来改一下代码，形成v2版(考虑到篇幅就不列出所有代码了，仅列出相对于v1版变化的代码)：

// github.com/bigwhite/experiments/blob/master/redis-cluster-distributed-lock/cluster/v2/main.go

... ...
    19  const (
    20      redisKeyExpiredEventSubj = `__keyevent@0__:expired`
    21      redisClusterMasters      = "localhost:30001,localhost:30002,localhost:30003,localhost:30004,localhost:30005,localhost:30006"
    22  )
... ...
    83  func doExpire(quit <-chan struct{}) {
    84      var ch = make(chan *goredislib.Message)
    85      nodes := strings.Split(redisClusterMasters, ",")
    86
    87      for _, node := range nodes {
    88          node := node
    89          go func(quit <-chan struct{}) {
    90              c := goredislib.NewClient(&goredislib.Options{
    91                  Addr: node})
    92              defer c.Close()
    93
    94              // subscribe the expire event of redis
    95              ctx := context.Background()
    96              pubsub := c.Subscribe(ctx, redisKeyExpiredEventSubj)
    97              _, err := pubsub.Receive(ctx)
    98              if err != nil {
    99                  log.Printf("prog-%s subscribe expire event of node[%s] failed: %s\n",
   100                      id, node, err)
   101                  return
   102              }
   103              log.Printf("prog-%s subscribe expire event of node[%s] ok\n", id, node)
   104
   105              // Go channel which receives messages from redis db
   106              pch := pubsub.Channel()
   107
   108              for {
   109                  select {
   110                  case event := <-pch:
   111                      ch <- event
   112                  case <-quit:
   113                      return
   114                  }
   115              }
   116          }(quit)
   117      }
   118      for {
   119          select {
   120          case event := <-ch:
   121              key := event.Payload
   122              if atomic.LoadInt64(&isLeader) == 0 {
   123                  break
   124              }
   125              log.Printf("prog-%s 收到并处理一条过期消息[key:%s]", id, key)
   126          case <-quit:
   127              return
   128          }
   129      }
   130  }
   131
   132  func main() {
   133      var wg sync.WaitGroup
   134      wg.Add(2)
   135      var quit = make(chan struct{})
   136      client := goredislib.NewClusterClient(&goredislib.ClusterOptions{
   137          Addrs: strings.Split(redisClusterMasters, ",")})
   138      defer client.Close()
   139
   140      go func() {
   141          doElectionAndMaintainTheStatus(client, quit)
   142          wg.Done()
   143      }()
   144      go func() {
   145          doExpire(quit)
   146          wg.Done()
   147      }()
   148
   149      c := make(chan os.Signal, 1)
   150      signal.Notify(c, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
   151      _ = <-c
   152      close(quit)
   153      log.Printf("recv exit signal...")
   154      wg.Wait()
   155      log.Printf("program exit ok")
   156  }

在这个新版代码中，我们在每个新goroutine中实现对redis一个节点的Subscribe，并将收到的Event notifications通过“扇入”模式(更多关于并发扇入模式的内容，可以参考我的Go技术专栏文章《Go并发模型和常见并发模式》)统一写入到运行doExpire的goroutine中做统一处理。

我们再来运行一下这个示例，并在不同时机创建多个key来验证通知接收和处理的效果：

$main 1
2021/02/11 10:29:21 prog-1 subscribe expire event of node[localhost:30004] ok
2021/02/11 10:29:21 prog-1 subscribe expire event of node[localhost:30001] ok
2021/02/11 10:29:21 prog-1 subscribe expire event of node[localhost:30006] ok
2021/02/11 10:29:21 prog-1 subscribe expire event of node[localhost:30002] ok
2021/02/11 10:29:21 prog-1 subscribe expire event of node[localhost:30003] ok
2021/02/11 10:29:21 prog-1 subscribe expire event of node[localhost:30005] ok
2021/02/11 10:29:26 prog-1 become leader successfully
2021/02/11 10:29:31 prog-1 is the leader
2021/02/11 10:29:36 prog-1 is the leader
2021/02/11 10:29:41 prog-1 is the leader
2021/02/11 10:29:46 prog-1 is the leader
2021/02/11 10:29:47 prog-1 收到并处理一条过期消息[key:key1]
2021/02/11 10:29:51 prog-1 is the leader
2021/02/11 10:29:51 prog-1 收到并处理一条过期消息[key:key2]
2021/02/11 10:29:56 prog-1 收到并处理一条过期消息[key:key3]
2021/02/11 10:29:56 prog-1 is the leader
2021/02/11 10:30:01 prog-1 is the leader
2021/02/11 10:30:06 prog-1 is the leader
^C2021/02/11 10:30:08 recv exit signal...

$main 3
2021/02/11 10:29:27 prog-3 subscribe expire event of node[localhost:30004] ok
2021/02/11 10:29:27 prog-3 subscribe expire event of node[localhost:30006] ok
2021/02/11 10:29:27 prog-3 subscribe expire event of node[localhost:30002] ok
2021/02/11 10:29:27 prog-3 subscribe expire event of node[localhost:30001] ok
2021/02/11 10:29:27 prog-3 subscribe expire event of node[localhost:30005] ok
2021/02/11 10:29:27 prog-3 subscribe expire event of node[localhost:30003] ok
2021/02/11 10:29:48 prog-3 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 10:30:03 prog-3 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 10:30:08 prog-3 become leader successfully
2021/02/11 10:30:08 prog-3 is the leader
2021/02/11 10:30:12 prog-3 is the leader
2021/02/11 10:30:17 prog-3 is the leader
2021/02/11 10:30:22 prog-3 is the leader
2021/02/11 10:30:23 prog-3 收到并处理一条过期消息[key:key4]
2021/02/11 10:30:27 prog-3 is the leader
^C2021/02/11 10:30:28 recv exit signal...

$main 2
2021/02/11 10:29:24 prog-2 subscribe expire event of node[localhost:30005] ok
2021/02/11 10:29:24 prog-2 subscribe expire event of node[localhost:30006] ok
2021/02/11 10:29:24 prog-2 subscribe expire event of node[localhost:30003] ok
2021/02/11 10:29:24 prog-2 subscribe expire event of node[localhost:30004] ok
2021/02/11 10:29:24 prog-2 subscribe expire event of node[localhost:30002] ok
2021/02/11 10:29:24 prog-2 subscribe expire event of node[localhost:30001] ok
2021/02/11 10:29:45 prog-2 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 10:30:01 prog-2 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 10:30:16 prog-2 try to become leader failed: redsync: failed to acquire lock
2021/02/11 10:30:28 prog-2 become leader successfully
2021/02/11 10:30:28 prog-2 is the leader
2021/02/11 10:30:29 prog-2 is the leader
2021/02/11 10:30:34 prog-2 is the leader
2021/02/11 10:30:39 prog-2 收到并处理一条过期消息[key:key5]
2021/02/11 10:30:39 prog-2 is the leader
^C2021/02/11 10:30:41 recv exit signal...

这个运行结果如预期！

不过这个方案显然也不是那么理想，毕竟我们要单独Subscribe每个集群内的redis节点，目前没有理想方案，除非redis cluster支持带广播的Event notification。

以上示例代码可以在这里 https://github.com/bigwhite/experiments/tree/master/redis-cluster-distributed-lock 下载 。

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Uber是世界领先的生活出行服务提供商，也是Go语言的早期adopter，根据Uber工程博客的内容，大致可以判断出Go语言在Uber内部扮演了十分重要的角色。Uber内部的Go语言工程实践也是硕果累累，有大量Go实现的内部工具被Uber开源到github上，诸如被Gopher圈熟知的zap、jaeger等。2018年年末Uber将内部的Go风格规范开源到github，经过一年的积累和更新，该规范已经初具规模，并受到广大Gopher的关注。本文是该规范的中文版本，并”夹带“了部分笔者的点评，希望对国内Gopher有所帮助。

注：该版本基于commit 3baa2bd翻译，后续不会持续更新。

一. 介绍

样式(style)是支配我们代码的惯例。术语“样式”有点用词不当，因为这些约定涵盖的范围不限于由gofmt替我们处理的源文件格式。

本指南的目的是通过详细描述在Uber编写Go代码的注意事项来管理这种复杂性。这些规则的存在是为了使代码库易于管理，同时仍然允许工程师更有效地使用Go语言功能。

该指南最初由Prashant Varanasi和Simon Newton编写，目的是使一些同事能快速使用Go。多年来，该指南已根据其他人的反馈进行了修改。

本文档记录了我们在Uber遵循的Go代码中的惯用约定。其中许多是Go的通用准则，而其他扩展准则依赖于下面外部的指南：

• Effective Go
• The Go common mistakes guide

所有代码都应该通过golint和go vet的检查并无错误。我们建议您将编辑器设置为：

• 保存时运行goimports
• 运行golint和go vet检查源码

您可以在以下Go编辑器工具支持页面中找到更为详细的信息：https://github.com/golang/go/wiki/IDEsAndTextEditorPlugins

二. 指导原则

指向interface的指针

您几乎不需要指向接口类型的指针。您应该将接口作为值进行传递，在这样的传递过程中，实质上传递的底层数据仍然可以是指针。

接口实质上在底层用两个字段表示：

• 一个指向某些特定类型信息的指针。您可以将其视为“类型”。
• 数据指针。如果存储的数据是指针，则直接存储。如果存储的数据是一个值，则存储指向该值的指针。

如果要接口方法修改底层数据，则必须用指向目标对象的指针赋值给接口类型变量(译注：感觉原指南中这里表达过于简略，不是很清晰，因此在翻译时增加了自己的一些诠释)。

接收器(receiver)与接口

使用值接收器的方法既可以通过值调用，也可以通过指针调用。

例如:

type S struct {
  data string
}

func (s S) Read() string {
  return s.data
}

func (s *S) Write(str string) {
  s.data = str
}

sVals := map[int]S{1: {"A"}}

// 你只能通过值调用Read
sVals[1].Read()

// 下面无法通过编译：
//  sVals[1].Write("test")

sPtrs := map[int]*S{1: {"A"}}

// 通过指针既可以调用Read，也可以调用Write方法
sPtrs[1].Read()
sPtrs[1].Write("test")

同样，即使该方法具有值接收器，也可以通过指针来满足接口。

type F interface {
  f()
}

type S1 struct{}

func (s S1) f() {}

type S2 struct{}

func (s *S2) f() {}

s1Val := S1{}
s1Ptr := &S1{}
s2Val := S2{}
s2Ptr := &S2{}

var i F
i = s1Val
i = s1Ptr
i = s2Ptr

// 下面代码无法通过编译。因为s2Val是一个值，而S2的f方法中没有使用值接收器
//   i = s2Val

《Effective Go》中有一段关于“pointers vs values”的精彩讲解。

译注：关于Go类型的method集合的问题，在我之前的文章《关于Go，你可能不注意的7件事》中有详尽说明。

零值Mutex是有效的

sync.Mutex和sync.RWMutex是有效的。因此你几乎不需要一个指向mutex的指针。

Bad:

mu := new(sync.Mutex)
mu.Lock()

vs.

Good:

var mu sync.Mutex
mu.Lock()

如果你使用结构体指针，mutex可以非指针形式作为结构体的组成字段，或者更好的方式是直接嵌入到结构体中。

如果是私有结构体类型或是要实现Mutex接口的类型，我们可以使用嵌入mutex的方法：

type smap struct {
  sync.Mutex

  data map[string]string
}

func newSMap() *smap {
  return &smap{
    data: make(map[string]string),
  }
}

func (m *smap) Get(k string) string {
  m.Lock()
  defer m.Unlock()

  return m.data[k]
}

对于导出类型，请使用私有锁：

type SMap struct {
  mu sync.Mutex

  data map[string]string
}

func NewSMap() *SMap {
  return &SMap{
    data: make(map[string]string),
  }
}

func (m *SMap) Get(k string) string {
  m.mu.Lock()
  defer m.mu.Unlock()

  return m.data[k]
}

在边界处拷贝Slices和Maps

slices和maps包含了指向底层数据的指针，因此在需要复制它们时要特别注意。

接收Slices和Maps

请记住，当map或slice作为函数参数传入时，如果您存储了对它们的引用，则用户可以对其进行修改。

Bad

func (d *Driver) SetTrips(trips []Trip) {
  d.trips = trips
}

trips := ...
d1.SetTrips(trips)

// 你是要修改d1.trips吗？
trips[0] = ...

vs.

Good

func (d *Driver) SetTrips(trips []Trip) {
  d.trips = make([]Trip, len(trips))
  copy(d.trips, trips)
}

trips := ...
d1.SetTrips(trips)

// 这里我们修改trips[0]，但不会影响到d1.trips
trips[0] = ...

返回slices或maps

同样，请注意用户对暴露内部状态的map或slice的修改。

Bad

type Stats struct {
  sync.Mutex

  counters map[string]int
}

// Snapshot返回当前状态
func (s *Stats) Snapshot() map[string]int {
  s.Lock()
  defer s.Unlock()

  return s.counters
}

// snapshot不再受到锁的保护
snapshot := stats.Snapshot()

vs.

Good

type Stats struct {
  sync.Mutex

  counters map[string]int
}

func (s *Stats) Snapshot() map[string]int {
  s.Lock()
  defer s.Unlock()

  result := make(map[string]int, len(s.counters))
  for k, v := range s.counters {
    result[k] = v
  }
  return result
}

// snapshot现在是一个拷贝
snapshot := stats.Snapshot()

使用defer做清理

使用defer清理资源，诸如文件和锁。

Bad

p.Lock()
if p.count < 10 {
  p.Unlock()
  return p.count
}

p.count++
newCount := p.count
p.Unlock()

return newCount

// 当有多个return分支时，很容易遗忘unlock

vs.

Good

p.Lock()
defer p.Unlock()

if p.count < 10 {
  return p.count
}

p.count++
return p.count

// 更可读

Defer的开销非常小，只有在您可以证明函数执行时间处于纳秒级的程度时，才应避免这样做。使用defer提升可读性是值得的，因为使用它们的成本微不足道。尤其适用于那些不仅仅是简单内存访问的较大的方法，在这些方法中其他计算的资源消耗远超过defer。

Channel的size要么是1，要么是无缓冲的

channel通常size应为1或是无缓冲的。默认情况下，channel是无缓冲的，其size为零。任何其他尺寸都必须经过严格的审查。考虑如何确定大小，是什么阻止了channel在负载下被填满并阻止写入，以及发生这种情况时发生了什么。

Bad

// 应该足以满足任何人
c := make(chan int, 64)

vs.

Good

// 大小：1
c := make(chan int, 1) // 或
// 无缓冲channel，大小为0
c := make(chan int)

枚举从1开始

在Go中引入枚举的标准方法是声明一个自定义类型和一个使用了iota的const组。由于变量的默认值为0，因此通常应以非零值开头枚举。

Bad

type Operation int

const (
  Add Operation = iota
  Subtract
  Multiply
)

// Add=0, Subtract=1, Multiply=2

vs.

Good

type Operation int

const (
  Add Operation = iota + 1
  Subtract
  Multiply
)

// Add=1, Subtract=2, Multiply=3

在某些情况下，使用零值是有意义的(枚举从零开始)，例如，当零值是理想的默认行为时。

type LogOutput int

const (
  LogToStdout LogOutput = iota
  LogToFile
  LogToRemote
)

// LogToStdout=0, LogToFile=1, LogToRemote=2

错误类型

Go中有多种声明错误（Error)的选项：

• errors.New 对于简单静态字符串的错误
• fmt.Errorf 用于格式化的错误字符串
• 实现Error()方法的自定义类型
• 使用 “pkg/errors”.Wrap的wrapped error

返回错误时，请考虑以下因素以确定最佳选择：

• 这是一个不需要额外信息的简单错误吗？如果是这样，errors.New 就足够了。
• 客户需要检测并处理此错误吗？如果是这样，则应使用自定义类型并实现该Error()方法。
• 您是否正在传播下游函数返回的错误？如果是这样，请查看本文后面有关错误包装(Error Wrap)部分的内容
• 否则，fmt.Errorf就可以。

如果客户端需要检测错误，并且您已使用创建了一个简单的错误errors.New，请使用一个错误变量(sentinel error )。

Bad

// package foo

func Open() error {
  return errors.New("could not open")
}

// package bar

func use() {
  if err := foo.Open(); err != nil {
    if err.Error() == "could not open" {
      // handle
    } else {
      panic("unknown error")
    }
  }
}

vs.

Good

// package foo

var ErrCouldNotOpen = errors.New("could not open")

func Open() error {
  return ErrCouldNotOpen
}

// package bar

if err := foo.Open(); err != nil {
  if err == foo.ErrCouldNotOpen {
    // handle
  } else {
    panic("unknown error")
  }
}

如果您有可能需要客户端检测的错误，并且想向其中添加更多信息（例如，它不是静态字符串），则应使用自定义类型。

Bad

func open(file string) error {
  return fmt.Errorf("file %q not found", file)
}

func use() {
  if err := open(); err != nil {
    if strings.Contains(err.Error(), "not found") {
      // handle
    } else {
      panic("unknown error")
    }
  }
}

vs.

Good

type errNotFound struct {
  file string
}

func (e errNotFound) Error() string {
  return fmt.Sprintf("file %q not found", e.file)
}

func open(file string) error {
  return errNotFound{file: file}
}

func use() {
  if err := open(); err != nil {
    if _, ok := err.(errNotFound); ok {
      // handle
    } else {
      panic("unknown error")
    }
  }
}

直接导出自定义错误类型时要小心，因为它们已成为程序包公共API的一部分。最好公开匹配器功能以检查错误。

// package foo

type errNotFound struct {
  file string
}

func (e errNotFound) Error() string {
  return fmt.Sprintf("file %q not found", e.file)
}

func IsNotFoundError(err error) bool {
  _, ok := err.(errNotFound)
  return ok
}

func Open(file string) error {
  return errNotFound{file: file}
}

// package bar

if err := foo.Open("foo"); err != nil {
  if foo.IsNotFoundError(err) {
    // handle
  } else {
    panic("unknown error")
  }
}

错误包装(Error Wrapping)

一个(函数/方法)调用失败时，有三种主要的错误传播方式：

• 如果没有要添加的其他上下文，并且您想要维护原始错误类型，则返回原始错误。
• 添加上下文，使用”pkg/errors”.Wrap以便错误消息提供更多上下文，”pkg/errors”.Cause可用于提取原始错误。
• 使用fmt.Errorf，如果调用者不需要检测或处理的特定错误情况。

建议在可能的地方添加上下文，以使您获得诸如“调用服务foo：连接被拒绝”之类的更有用的错误，而不是诸如“连接被拒绝”之类的模糊错误。

在将上下文添加到返回的错误时，请避免使用“ failed to”之类的短语来保持上下文简洁，这些短语会陈述明显的内容，并随着错误在堆栈中的渗透而逐渐堆积：

Bad

s, err := store.New()
if err != nil {
    return fmt.Errorf(
        "failed to create new store: %s", err)
}

failed to x: failed to y: failed to create new store: the error

vs.

Good

s, err := store.New()
if err != nil {
    return fmt.Errorf(
        "new store: %s", err)
}

x: y: new store: the error

但是，一旦将错误发送到另一个系统，就应该明确消息是错误消息（例如使用err标记，或在日志中以”Failed”为前缀）。

另请参见Don’t just check errors, handle them gracefully.

处理类型断言失败

类型断言的单个返回值形式针对不正确的类型将产生panic。因此，请始终使用“comma ok”的惯用法。

Bad

t := i.(string)

vs.

Good

t, ok := i.(string)
if !ok {
  // 优雅地处理错误
}

不要panic

在生产环境中运行的代码必须避免出现panic。panic是级联失败的主要根源 。如果发生错误，该函数必须返回错误，并允许调用方决定如何处理它。

Bad

func foo(bar string) {
  if len(bar) == 0 {
    panic("bar must not be empty")
  }
  // ...
}

func main() {
  if len(os.Args) != 2 {
    fmt.Println("USAGE: foo <bar>")
    os.Exit(1)
  }
  foo(os.Args[1])
}

vs.

Good

func foo(bar string) error {
  if len(bar) == 0
    return errors.New("bar must not be empty")
  }
  // ...
  return nil
}

func main() {
  if len(os.Args) != 2 {
    fmt.Println("USAGE: foo <bar>")
    os.Exit(1)
  }
  if err := foo(os.Args[1]); err != nil {
    panic(err)
  }
}

panic/recover不是错误处理策略。仅当发生不可恢复的事情（例如:nil引用）时，程序才必须panic。程序初始化是一个例外：程序启动时应使程序中止的不良情况可能会引起panic。

var _statusTemplate = template.Must(template.New("name").Parse("_statusHTML"))

即便是在test中，也优先使用t.Fatal或t.FailNow来标记test是失败的，而不是panic。

Bad

// func TestFoo(t *testing.T)

f, err := ioutil.TempFile("", "test")
if err != nil {
  panic("failed to set up test")
}

vs.

Good

// func TestFoo(t *testing.T)

f, err := ioutil.TempFile("", "test")
if err != nil {
  t.Fatal("failed to set up test")
}

使用go.uber.org/atomic

使用sync/atomic包的原子操作对原始类型（int32，int64等）进行操作(译注：指atomic包的方法名中均使用原始类型名，如SwapInt32等)，因此很容易忘记使用原子操作来读取或修改变量。

go.uber.org/atomic通过隐藏基础类型为这些操作增加了类型安全性。此外，它包括一个方便的atomic.Bool类型。

Bad

type foo struct {
  running int32  // atomic
}

func (f* foo) start() {
  if atomic.SwapInt32(&f.running, 1) == 1 {
     // already running…
     return
  }
  // start the Foo
}

func (f *foo) isRunning() bool {
  return f.running == 1  // race!
}

vs.

Good

type foo struct {
  running atomic.Bool
}

func (f *foo) start() {
  if f.running.Swap(true) {
     // already running…
     return
  }
  // start the Foo
}

func (f *foo) isRunning() bool {
  return f.running.Load()
}

三. 性能

性能方面的特定准则，适用于热路径。

优先使用strconv而不是fmt

将原语转换为字符串或从字符串转换时，strconv速度比fmt快。

Bad

for i := 0; i < b.N; i++ {
  s := fmt.Sprint(rand.Int())
}

BenchmarkFmtSprint-4    143 ns/op    2 allocs/op

vs.

Good

for i := 0; i < b.N; i++ {
  s := strconv.Itoa(rand.Int())
}

BenchmarkStrconv-4    64.2 ns/op    1 allocs/op

避免字符串到字节的转换

不要反复从固定字符串创建字节slice。相反，请执行一次转换并捕获结果。

Bad

for i := 0; i < b.N; i++ {
  w.Write([]byte("Hello world"))
}

BenchmarkBad-4   50000000   22.2 ns/op

vs.

Good

data := []byte("Hello world")
for i := 0; i < b.N; i++ {
  w.Write(data)
}

BenchmarkGood-4  500000000   3.25 ns/op

四. 样式

相似的声明放在一组

Go语言支持将相似的声明放在一个组内：

Bad

import "a"
import "b"

vs.

Good

import (
  "a"
  "b"
)

这同样适用于常量、变量和类型声明：

Bad

const a = 1
const b = 2

var a = 1
var b = 2

type Area float64
type Volume float64

vs.

Good

const (
  a = 1
  b = 2
)

var (
  a = 1
  b = 2
)

type (
  Area float64
  Volume float64
)

仅将相关的声明放在一组。不要将不相关的声明放在一组。

Bad

type Operation int

const (
  Add Operation = iota + 1
  Subtract
  Multiply
  ENV_VAR = "MY_ENV"
)

vs.

Good

type Operation int

const (
  Add Operation = iota + 1
  Subtract
  Multiply
)

const ENV_VAR = "MY_ENV"

分组使用的位置没有限制，例如：你可以在函数内部使用它们：

Bad

func f() string {
  var red = color.New(0xff0000)
  var green = color.New(0x00ff00)
  var blue = color.New(0x0000ff)

  ...
}

vs.

Good

func f() string {
  var (
    red   = color.New(0xff0000)
    green = color.New(0x00ff00)
    blue  = color.New(0x0000ff)
  )

  ...
}

import组内的包导入顺序

应该有两类导入组：

• 标准库
• 其他一切

默认情况下，这是goimports应用的分组。

Bad

import (
  "fmt"
  "os"
  "go.uber.org/atomic"
  "golang.org/x/sync/errgroup"
)

vs.

Good

import (
  "fmt"
  "os"

  "go.uber.org/atomic"
  "golang.org/x/sync/errgroup"
)

包名

当命名包时，请按下面规则选择一个名称：

• 全部小写。没有大写或下划线。
• 大多数使用命名导入的情况下，不需要重命名。
• 简短而简洁。请记住，在每个使用的地方都完整标识了该名称。
• 不用复数。例如net/url，而不是net/urls。
• 不是“common”，“util”，“shared”或“lib”。这些是不好的，信息量不足的名称。

另请参阅Go包名称和Go包样式指南。

函数名

我们遵循Go社区关于使用MixedCaps作为函数名的约定。有一个例外，为了对相关的测试用例进行分组，函数名可能包含下划线，如: TestMyFunction_WhatIsBeingTested。

包导入别名

如果程序包名称与导入路径的最后一个元素不匹配，则必须使用导入别名。

import (
  "net/http"

  client "example.com/client-go"
  trace "example.com/trace/v2"
)

在所有其他情况下，除非导入之间有直接冲突，否则应避免导入别名。

Bad

import (
  "fmt"
  "os"

  nettrace "golang.net/x/trace"
)

vs.

Good

import (
  "fmt"
  "os"
  "runtime/trace"

  nettrace "golang.net/x/trace"
)

函数分组与顺序

• 函数应按粗略的调用顺序排序。
• 同一文件中的函数应按接收者分组。

因此，导出的函数应先出现在文件中，放在struct、const和var定义的后面。

在定义类型之后，但在接收者的其余方法之前，可能会出现一个newXYZ()/ NewXYZ()。

由于函数是按接收者分组的，因此普通工具函数应在文件末尾出现。

Bad

func (s *something) Cost() {
  return calcCost(s.weights)
}

type something struct{ ... }

func calcCost(n int[]) int {...}

func (s *something) Stop() {...}

func newSomething() *something {
    return &something{}
}

vs.

Good

type something struct{ ... }

func newSomething() *something {
    return &something{}
}

func (s *something) Cost() {
  return calcCost(s.weights)
}

func (s *something) Stop() {...}

func calcCost(n int[]) int {...}

减少嵌套

代码应通过尽可能先处理错误情况/特殊情况并尽早返回或继续循环来减少嵌套。减少嵌套多个级别的代码的代码量。

Bad

for _, v := range data {
  if v.F1 == 1 {
    v = process(v)
    if err := v.Call(); err == nil {
      v.Send()
    } else {
      return err
    }
  } else {
    log.Printf("Invalid v: %v", v)
  }
}

vs.

Good

for _, v := range data {
  if v.F1 != 1 {
    log.Printf("Invalid v: %v", v)
    continue
  }

  v = process(v)
  if err := v.Call(); err != nil {
    return err
  }
  v.Send()
}

不必要的else

如果在if的两个分支中都设置了变量，则可以将其替换为单个if。

Bad

var a int
if b {
  a = 100
} else {
  a = 10
}

vs.

Good

a := 10
if b {
  a = 100
}

顶层变量声明

在顶层，使用标准var关键字。请勿指定类型，除非它与表达式的类型不同。

Bad

var _s string = F()

func F() string { return "A" }

vs.

Good

var _s = F()
// 由于F已经明确了返回一个字符串类型，因此我们没有必要显式指定_s的类型

func F() string { return "A" }

如果表达式的类型与所需的类型不完全匹配，请指定类型。

type myError struct{}

func (myError) Error() string { return "error" }

func F() myError { return myError{} }

var _e error = F()
// F返回一个myError类型的实例，但是我们要error类型

对于未导出的顶层常量和变量，使用_作为前缀

译注：这个是Uber内部的惯用法，目前看并不普适。

在未导出的顶级vars和consts， 前面加上前缀_，以使它们在使用时明确表示它们是全局符号。

例外：未导出的错误值，应以err开头。

基本依据：顶级变量和常量具有包范围作用域。使用通用名称可能很容易在其他文件中意外使用错误的值。

Bad

// foo.go

const (
  defaultPort = 8080
  defaultUser = "user"
)

// bar.go

func Bar() {
  defaultPort := 9090
  ...
  fmt.Println("Default port", defaultPort)

  // We will not see a compile error if the first line of
  // Bar() is deleted.
}

vs.

Good

// foo.go

const (
  _defaultPort = 8080
  _defaultUser = "user"
)

结构体中的嵌入

嵌入式类型（例如mutex）应位于结构体内的字段列表的顶部，并且必须有一个空行将嵌入式字段与常规字段分隔开。

Bad

type Client struct {
  version int
  http.Client
}

vs.

Good

type Client struct {
  http.Client

  version int
}

使用字段名初始化结构体

初始化结构体时，几乎始终应该指定字段名称。现在由go vet强制执行。

Bad

k := User{"John", "Doe", true}

vs.

Good

k := User{
    FirstName: "John",
    LastName: "Doe",
    Admin: true,
}

例外：如果有3个或更少的字段，则可以在测试表中省略字段名称。

tests := []struct{
}{
  op Operation
  want string
}{
  {Add, "add"},
  {Subtract, "subtract"},
}

本地变量声明

如果将变量明确设置为某个值，则应使用短变量声明形式（:=）。

Bad

var s = "foo"

vs.

Good

s := "foo"

但是，在某些情况下，var 使用关键字时默认值会更清晰。例如，声明空切片。

Bad

func f(list []int) {
  filtered := []int{}
  for _, v := range list {
    if v > 10 {
      filtered = append(filtered, v)
    }
  }
}

vs.

Good

func f(list []int) {
  var filtered []int
  for _, v := range list {
    if v > 10 {
      filtered = append(filtered, v)
    }
  }
}

nil是一个有效的slice

nil是一个有效的长度为0的slice，这意味着：

• 您不应明确返回长度为零的切片。返回nil 来代替。

Bad

if x == "" {
  return []int{}
}

vs.

Good

if x == "" {
  return nil
}

• 要检查切片是否为空，请始终使用len(s) == 0。不要检查 nil。

Bad

func isEmpty(s []string) bool {
  return s == nil
}

vs.

Good

func isEmpty(s []string) bool {
  return len(s) == 0
}

• 零值切片可立即使用，无需调用make创建。

Bad

nums := []int{}
// or, nums := make([]int)

if add1 {
  nums = append(nums, 1)
}

if add2 {
  nums = append(nums, 2)
}

vs.

Good

var nums []int

if add1 {
  nums = append(nums, 1)
}

if add2 {
  nums = append(nums, 2)
}

缩小变量作用域

如果有可能，尽量缩小变量作用范围。除非它与减少嵌套的规则冲突。

Bad

err := ioutil.WriteFile(name, data, 0644)
if err != nil {
    return err
}

vs.

Good

if err := ioutil.WriteFile(name, data, 0644); err != nil {
    return err
}

如果需要在if之外使用函数调用的结果，则不应尝试缩小范围。

Bad

if data, err := ioutil.ReadFile(name); err == nil {
  err = cfg.Decode(data)
  if err != nil {
    return err
  }

  fmt.Println(cfg)
  return nil
} else {
  return err
}

vs.

Good

data, err := ioutil.ReadFile(name)
if err != nil {
   return err
}

if err := cfg.Decode(data); err != nil {
  return err
}

fmt.Println(cfg)
return nil

避免裸参数

函数调用中的裸参数可能会损害可读性。当参数名称的含义不明显时，请为参数添加C样式注释（/* … */）。

Bad

// func printInfo(name string, isLocal, done bool)

printInfo("foo", true, true)

vs.

Good

// func printInfo(name string, isLocal, done bool)

printInfo("foo", true /* isLocal */, true /* done */)

更好的作法是，将裸bool类型替换为自定义类型，以获得更易读和类型安全的代码。将来，该参数不仅允许两个状态（true/false）。

type Region int

const (
  UnknownRegion Region = iota
  Local
)

type Status int

const (
  StatusReady = iota + 1
  StatusDone
  // Maybe we will have a StatusInProgress in the future.
)

func printInfo(name string, region Region, status Status)

使用原始字符串字面值，避免转义

Go支持原始字符串字面值，可以跨越多行并包含引号。使用这些字符串可以避免更难阅读的手工转义的字符串。

Bad

wantError := "unknown name:\"test\""

vs.

Good

wantError := `unknown error:"test"`

初始化结构体引用

在初始化结构引用时，请使用&T{}代替new(T)，以使其与结构体初始化一致。

Bad

sval := T{Name: "foo"}

// 不一致
sptr := new(T)
sptr.Name = "bar"

vs.

Good

sval := T{Name: "foo"}

sptr := &T{Name: "bar"}

格式化字符串放在Printf外部

如果你为Printf-style函数声明格式字符串，请将格式化字符串放在外面，并将其设置为const常量。

这有助于go vet对格式字符串执行静态分析。

Bad

msg := "unexpected values %v, %v\n"
fmt.Printf(msg, 1, 2)

vs.

Good

const msg = "unexpected values %v, %v\n"
fmt.Printf(msg, 1, 2)

命名Printf样式的函数

声明Printf-style函数时，请确保go vet可以检测到它并检查格式字符串。

这意味着您应尽可能使用预定义的Printf-style函数名称。go vet将默认检查这些。有关更多信息，请参见Printf系列。

如果不能使用预定义的名称，请以f结束选择的名称：Wrapf，而不是Wrap。go vet可以要求检查特定的Printf样式名称，但名称必须以f结尾。

$ go vet -printfuncs = wrapf,statusf

另请参阅”go vet：Printf家族检查“。

五. 模式

测试表

在核心测试逻辑重复时，将表驱动测试与子测试一起使用，以避免重复代码。

Bad

// func TestSplitHostPort(t *testing.T)

host, port, err := net.SplitHostPort("192.0.2.0:8000")
require.NoError(t, err)
assert.Equal(t, "192.0.2.0", host)
assert.Equal(t, "8000", port)

host, port, err = net.SplitHostPort("192.0.2.0:http")
require.NoError(t, err)
assert.Equal(t, "192.0.2.0", host)
assert.Equal(t, "http", port)

host, port, err = net.SplitHostPort(":8000")
require.NoError(t, err)
assert.Equal(t, "", host)
assert.Equal(t, "8000", port)

host, port, err = net.SplitHostPort("1:8")
require.NoError(t, err)
assert.Equal(t, "1", host)
assert.Equal(t, "8", port)

vs.

Good

// func TestSplitHostPort(t *testing.T)

tests := []struct{
  give     string
  wantHost string
  wantPort string
}{
  {
    give:     "192.0.2.0:8000",
    wantHost: "192.0.2.0",
    wantPort: "8000",
  },
  {
    give:     "192.0.2.0:http",
    wantHost: "192.0.2.0",
    wantPort: "http",
  },
  {
    give:     ":8000",
    wantHost: "",
    wantPort: "8000",
  },
  {
    give:     "1:8",
    wantHost: "1",
    wantPort: "8",
  },
}

for _, tt := range tests {
  t.Run(tt.give, func(t *testing.T) {
    host, port, err := net.SplitHostPort(tt.give)
    require.NoError(t, err)
    assert.Equal(t, tt.wantHost, host)
    assert.Equal(t, tt.wantPort, port)
  })
}

测试表使向错误消息添加上下文，减少重复的逻辑以及添加新的测试用例变得更加容易。

我们遵循这样的约定：将结构体切片称为tests。 每个测试用例称为tt。此外，我们鼓励使用give和want前缀说明每个测试用例的输入和输出值。

tests := []struct{
  give     string
  wantHost string
  wantPort string
}{
  // ...
}

for _, tt := range tests {
  // ...
}

功能选项

功能选项是一种模式，您可以在其中声明一个不透明Option类型，该类型在某些内部结构中记录信息。您接受这些选项的可变编号，并根据内部结构上的选项记录的全部信息采取行动。

将此模式用于您需要扩展的构造函数和其他公共API中的可选参数，尤其是在这些功能上已经具有三个或更多参数的情况下。

Bad

// package db

func Connect(
  addr string,
  timeout time.Duration,
  caching bool,
) (*Connection, error) {
  // ...
}

// Timeout and caching must always be provided,
// even if the user wants to use the default.

db.Connect(addr, db.DefaultTimeout, db.DefaultCaching)
db.Connect(addr, newTimeout, db.DefaultCaching)
db.Connect(addr, db.DefaultTimeout, false /* caching */)
db.Connect(addr, newTimeout, false /* caching */)

vs.

Good

type options struct {
  timeout time.Duration
  caching bool
}

// Option overrides behavior of Connect.
type Option interface {
  apply(*options)
}

type optionFunc func(*options)

func (f optionFunc) apply(o *options) {
  f(o)
}

func WithTimeout(t time.Duration) Option {
  return optionFunc(func(o *options) {
    o.timeout = t
  })
}

func WithCaching(cache bool) Option {
  return optionFunc(func(o *options) {
    o.caching = cache
  })
}

// Connect creates a connection.
func Connect(
  addr string,
  opts ...Option,
) (*Connection, error) {
  options := options{
    timeout: defaultTimeout,
    caching: defaultCaching,
  }

  for _, o := range opts {
    o.apply(&options)
  }

  // ...
}

// Options must be provided only if needed.

db.Connect(addr)
db.Connect(addr, db.WithTimeout(newTimeout))
db.Connect(addr, db.WithCaching(false))
db.Connect(
  addr,
  db.WithCaching(false),
  db.WithTimeout(newTimeout),
)

还可以参考下面资料：

• Self-referential functions and the design of options
• Functional options for friendly APIs

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