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一文告诉你如何抢先体验Go泛型

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本文首发于我主持的“Gopher部落”知识星球,欢迎大家加入星球,一起学习Go语言!年底前8.8折优惠,不要错过哦!

2020年11月22日,Go核心开发团队技术负责人Russ Coxgolang-dev论坛上确认了Go泛型将在Go 1.18落地(2022.2):

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这对于那些迫切期盼go加入泛型的gopher来说无疑是一个重大利好消息!不过,泛型是把双刃剑!泛型的加入势必会让Go语言的复杂性大幅提升。我很是担心Go加入泛型后会像C++模板那样被“滥用”而形成很多奇技淫巧,这显然不是Go项目组想看到的。因此他们现在在宣传泛型时都是比较谨慎的。Robert GriesemerGopherCon 2020大会上演讲“Typing [Generic] Go”中明确给出了Go泛型的使用时机:

  • 可增强静态类型安全性的时候
  • 可以更高效的使用内存的时候
  • 可以(显著的)提升性能的时候

虽然这不能完全避免滥用,但至少表明了Go团队对泛型使用的态度。“能力越大,责任越大”,大家在使用泛型时务必三思而后行

现在,Go泛型已经处于“箭在弦上不得不发”的状态,作为Gopher,我们能做的就是拥抱它!

离Go 1.18发布还有一年多的时间,对于极其渴望支持泛型的gopher来说,这个时间有点长!好在Go项目组已经提供了一些抢先体验Go泛型语法的方法,这里我们就来全面介绍一下,小伙伴们可以根据自己的情况任选一种抢先体验Go泛型!

1. Go泛型在线playground

2020.6月末,Ian Lance Taylor和Robert Griesemer在Go官方博客发表了文章《The Next Step for Generics》,介绍了Go泛型工作的最新进展。同时,Go团队还推出了可以在线试验Go泛型语法的playground:https://go2goplay.golang.org:

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通过该在线playground,我们可以体验最新的Go泛型语法并查看编译和运行结果。

在线playground的好处就在于可以随时随地访问和体验,体验设备也不局限于计算机,甚至可以使用手机/平板终端。不过该playground在国内访问不畅,并且体验仅局限于单文件的形式,对于复杂一些的项目无法支持。

2. 基于源码编译出go2go工具

Go项目在dev.go2go分支上加入了Go泛型语法的实现,我们可以在本地基于Go项目源码构建出可以用于体验Go泛型的go2go工具。

要想构建go2go工具,我们首先就需要下载Go项目源码。但截至目前,Go项目仓库github.com/golang/go有45000多次提交,在国内以20k/s的速度clone这个仓库那是相当耗时费力,还不一定有好结果(经常断连,一断连,就要重新来过)。当然如果你有高速vpn则另当别论了。这里介绍一个下载github上Go项目源码的过渡方法:利用gitee(码云)建立Go仓库镜像库,然后从码云以2M/s速度下载。步骤如下:

  • 在gitee上建立一个公共仓库,比如:gitee.com/bigwhite/go,在建立仓库时选择“导入现有库”,填入现有库的地址:https:///github.com/golang.go.git,之后,强大的“码云”就会帮助我们快速同步了。

  • 之后我们就可以从码云clone这个仓库:gitee.com/bigwhite/go,2M/s的速度,一分钟内就完成clone。并且码云支持强制从源仓库github.com/golang/go同步最新更新到镜像仓库,十分方便。

$git clone https://gitee.com/bigwhite/go.git

既然我已经在码云建立的go仓库的镜像,各位小伙伴儿们就可以直接clone我的公共库(https://gitee.com/bigwhite/go)来获取go仓库源码了。

接下来,我们来构建go2go工具,主要步骤如下(当前环境为ubuntu,并已安装的go的版本为go 1.15.4 linux/amd64):

  • 切换到dev.go2go分支
// 进入下载后的go仓库源码目录(我这里为~/.bin/go)
$git checkout dev.go2go
Branch 'dev.go2go' set up to track remote branch 'dev.go2go' from 'origin'.
Switched to a new branch 'dev.go2go'

注:ubuntu需安装build-essential(apt-get install build-essential),否则在go源码编译过程可能会出现“fatal error: stdlib.h: No such file or directory”的错误。

  • 编译dev.go2go分支源码

Go源码编译是“一键式”的,并且速度非常快!进入到Go项目源码下的src目录(cd ~/.bin/go/src),执行下面命令:

$./all.bash 

Building Go cmd/dist using /root/.bin/go1.15.4. (go1.15.4 linux/amd64)
Building Go toolchain1 using /root/.bin/go1.15.4.
Building Go bootstrap cmd/go (go_bootstrap) using Go toolchain1.
Building Go toolchain2 using go_bootstrap and Go toolchain1.
Building Go toolchain3 using go_bootstrap and Go toolchain2.
Building packages and commands for linux/amd64.
... ...
ALL TESTS PASSED
---
Installed Go for linux/amd64 in /root/.bin/go
Installed commands in /root/.bin/go/bin
*** You need to add /root/.bin/go/bin to your PATH.

构建后的可执行文件go与gofmt被放在了bin目录下(~/go/bin),为方便使用,我们最好将其所在路径配置到PATH环境变量中。。

  • 验证构建结果
$go version
go version devel +440f144a10 Tue Nov 24 01:29:01 2020 +0000 linux/amd64

如果看到上面结果,说明构建是ok的。

接下来,我们就来使用构建出的go工具体验一下编译运行一个使用泛型语法编写的源文件sort.go2

// sort.go2

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

type Lang struct {
    Name string
    Rank int
}

type sliceFn[T any] struct {
    s   []T
    cmp func(T, T) bool
}

func (s sliceFn[T]) Len() int           { return len(s.s) }
func (s sliceFn[T]) Less(i, j int) bool { return s.cmp(s.s[i], s.s[j]) }
func (s sliceFn[T]) Swap(i, j int)      { s.s[i], s.s[j] = s.s[j], s.s[i] }

func SliceFn[T any](s []T, cmp func(T, T) bool) {
    sort.Sort(sliceFn[T]{s, cmp})
}

func main() {
    langs := []Lang{
        {"rust", 2},
        {"go", 1},
        {"swift", 3},
    }

    SliceFn(langs, func(p1, p2 Lang) bool { return p1.Rank < p2.Rank })
    fmt.Println(langs) // [{go 1} {rust 2} {swift 3}]
}

go2go是以go tool的一个子命令形式存在的,它支持编译和运行以.go2为后缀的Go源文件,如果让它编译和运行.go文件,它会报如下错误:

$go tool go2go run sort.go
Go file sort.go was not created by go2go

编译运行上面的sort.go2的命令和结果如下:

$go tool go2go run sort.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

有小伙伴可能会说,这个例子也是单一源文件,太简单!那我们接下来就整一个稍复杂些的。go2go这个子命令自带了一些复杂的Go泛型包,这些包的源码被放在了Go仓库源码的src/cmd/go2go/testdata下面:

$tree -LF 2 go2path
go2path
└── src/
    ├── alg/
    ├── chans/
    ├── constraints/
    ├── graph/
    ├── gsort/
    ├── list/
    ├── maps/
    ├── metrics/
    ├── orderedmap/
    ├── sets/
    └── slices/

go2go目前仅支持gopath mode,还不支持module-ware mode。go2go支持专用的GO2PATH环境变量用于指示GOPATH路径,也可以用传统的GOPATH环境变量。为了使用go2go自带的那些样例源码包,我们需要将GOPATH或GO2PATH设置为\$GOROOT/src/cmd/go2go/testdata/go2path。我们在go2path路径下建立我们的样例repo:

$tree -LF 5 go2path
go2path
└── src/
    │   ... ...
    ├── github.com/
    │   └── bigwhite/
    │       └── gsort-demo/
    │           └── demo.go2
    │   ... ...
    └── slices/
        ├── slices.go2
        └── slices_test.go2

// demo.go2
package main

import (
    "fmt"
    "gsort"
)

type Lang struct {
    Name string
    Rank int
}

func main() {
    langs := []Lang{
        {"rust", 2},
        {"go", 1},
        {"swift", 3},
    }

    gsort.SliceFn(langs, func(p1, p2 Lang) bool { return p1.Rank < p2.Rank })
    fmt.Println(langs)
}

我们可以用两种方法运行demo.go2:

// 设置GO2PATH:

~/.bin/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com/bigwhite/gsort-demo$ GO2PATH=$GOROOT/src/cmd/go2go/testdata/go2path go tool go2go run demo.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

或

// 设置GOPATH和关闭GO111MODULE:

~/.bin/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com/bigwhite/gsort-demo$ GOPATH=$GOROOT/src/cmd/go2go/testdata/go2path GO111MODULE=off go tool go2go run demo.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

通过源码构建go2go工具的方法是体验Go泛型最基本的方法,我们还可以定期更新Go项目源码以体验泛型草案的最新变化。我们还可以通过go doc cmd/go2go来查看go2go命令的文档。

3. 使用go2go的docker容器

如果觉得使用源码构建本地可用的go2go工具依然“门槛高”或者繁琐,那么可以利用一些gopher已经上传的现成的docker容器来构建使用了泛型语法的*.go2文件。这里使用的是levonet/golang:go2go

$docker pull levonet/golang:go2go
  • 使用go2go容器编译运行单个*.go2文件

我们还以上面那个sort.go2为例,该文件可以放在任意目录下,然后我们在该文件所在目录下执行下面命令即可编译运行它:

$ docker run --rm -v "$PWD":/go/src/myapp -w /go/src/myapp levonet/golang:go2go go tool go2go run sort.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

这句docker run命令的含义是:将宿主机当前工作目录(即sort.go2所在目录)挂载到容器中的/go/src/myapp下面,并将/go/src/myapp作为当前工作目录,执行go tool go2go run sort.go2

对于复杂的如上面的github.com/bigwhite/gsort-demo的例子,通过docker容器一样可以编译,只不过命令复杂一些:

~/temp/github.com $docker run --rm -v "$PWD":/usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com -w /usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com/bigwhite/gsort-demo -e GO2PATH="/usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path" levonet/golang:go2go go tool go2go run demo.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

我们将github.com目录放在任意目录下,比如:~/temp,然后将当前目录挂载到容器的/usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com目录下,设定工作目录为/usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com/bigwhite/gsort-demo,然后为容器新增以环境变量GO2PATH,这样我们就可以编译运行demo.go2了。

注1:容器中的GOROOT为/usr/local/lib/go

4. 使用Goland体验Go泛型

著名Go语言IDE产品goland也宣布支持体验最新的Go泛型语法,由于笔者很少使用图形化的IDE,因此各位小伙伴可自行通过这篇博客https://blog.jetbrains.com/go/2020/11/24/experimenting-with-go-type-parameters-generics-in-goland/来了解具体情况。

5. 参考资料

  • levonet/golang – https://hub.docker.com/r/levonet/golang
  • dev.go2go branch – https://go.googlesource.com/go/+/refs/heads/dev.go2go/README.go2go.md

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官宣:Go专栏“改善Go语言编程质量的50个有效实践”上线了

断断续续写了一年多的Go专栏:《改善Go语言编程质量的50个有效实践》今天终于正式上线了!- https://www.imooc.com/read/87

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慕课专栏:《改善Go语言编程质量的50个有效实践》

Go语言是Google大牛团队(Robert Griesemer、Rob Pike以及Ken Thompson)设计的一种静态类型、编译型编程语言,支持垃圾回收和轻量级并发,它于2009年11月诞生,一面世就以语法简单、原生支持并发、标准库强大、工具链丰富等优点吸引了大量开发者。经过10余年演化和发展,Go如今已成为云基础架构的标准编程语言,很多云原生时代的杀手级平台、中间件、协议和应用都是采用Go语言开发的,比如:DockerKubernetes以太坊Hyperledger Fabric超级账本、新一代互联网基础设施协议ipfs等。

Go是一门特别容易入门的编程语言,无论是刚出校门的新手还是从其他编程语言转过来的成手,都可以在短时间内快速掌握Go语法并投入到Go代码的编写中。但笔者在日常收到很多Go初学者的疑问:Go入门容易,但进阶难,怎么才能像Go团队那样写出符合Go思维和语言惯例(idiomatic)的高质量代码呢?

这个问题也引发了我的思考。在2017年GopherChina大会上笔者以演讲的形式初次尝试回答这个问题,但鉴于演讲的时长有限,很多内容难于展开,效果不甚理想。而这个慕课网专栏则是我对解答这个问题作出的第二次尝试。

这次解答的思路有两个:

  • 思维层面:写出高质量Go代码的前提是思维方式的进阶,即使用Go语言的思维去写Go代码
  • 实践技巧层面:Go标准库、优秀Go开源库是一个挖倔高质量、符合Go惯用法的Go代码的宝库,对其进行阅读、挖掘和整理归纳,我们可以得到一些帮助我们快速进阶的有效实践

本专栏正是基于上面思路为想实现Go进阶但又不知从何入手的你而设的

首届图灵奖得主、著名计算机科学家艾伦·佩利(Alan J. Perlis)曾经说过:“不能影响到你的编程思维方式的编程语言不值得去学习和使用”,足见编程思维对编程语言学习和应用的重要性。只有真正领悟了一门编程语言的设计哲学和编程思维,并将其应用到日常编程当中去,你才算是真正地实现了在这门编程语言上的进阶。

因此,本专栏首先将带领大家回顾Go语言的演化历史,一起了解并深刻体会Go大牛们在设计Go语言时的所思所想,与大牛们实现思维上的共鸣,理清那些看似随意的,实则经过深思熟虑的设计的背后的付出。

接下来,本专栏将基于笔者对Go核心团队、Go社区高质量代码的分析归纳,从代码风格、基础语法、函数/方法、接口、并发、错误处理、测试调试、标准库、工程实践等多个方面给出改善Go代码质量,写出符合Go思维和惯例的代码的有效实践。

学习了本专栏的这50条有效实践,你将拥有和Go大牛们一样Go编程思维,写出符合Go惯例风格的高质量Go代码,从众多Go入门选手中脱颖而出,快速实现从Go编程新手到专家的转变!

本专栏共分10个模块(篇),50个小节。

  • 模块1:设计哲学篇

本专栏的开篇和总起。和读者一起穿越时空,回顾历史,详细了解Go语言的诞生、演化以及今天的发展。归纳总结Go语言的设计哲学和原生编程思维,让读者可以站在语言设计者的高度理解Go语言与众不同的设计,在更高层次,形成共鸣,产生认同。只有强烈认同,才能更上一层楼。

  • 模块2:代码风格篇

每种编程语言都有自己惯用的代码风格,而遵循语言惯用风格是高质量Go代码的必要条件。本篇详细介绍了得到公认且广泛使用的Go工程的结构布局、代码风格标准、标识符命名惯例以及变量声明形式等。

  • 模块3:基础语法篇

本模块详述在基础语法层面高质量Go代码的惯用法和有效实践,涵盖无类型常量的作用、定义Go的“枚举常量”、“零值可用”类型的意义、切片原理以及其高效的原因、Go包导入路径的真正含义等。

  • 模块4:函数与方法篇

函数和方法是Go程序的基本组成单元。本模块聚焦于函数与方法的设计与实现,涵盖init函数的使用、跻身“一等公民”行列的函数有何不同、Go方法的本质等帮助读者深入理解它们的内容。

  • 模块5:接口篇

接口是Go语言中的“魔法师”。本模块将聚焦接口,涵盖接口的设计惯例、使用接口类型的注意事项以及接口类型对代码可测试性的影响等。

  • 模块6:并发编程篇

Go以其轻量级的并发模型而闻名。本模块将详细介绍Go基本执行单元 – goroutine的调度原理、Go并发模型以及常见并发模式、Go支持并发的原生类型-channel的惯用使用模式等内容。

  • 模块7:错误处理篇

Go语言十分重视错误处理,它有着相对保守的设计和显式处理错误的惯例。本模块将涵盖Go错误处理的哲学以及在这套哲学下一些常见错误处理问题的优秀实践方案。

  • 模块8:测试与调试篇

Go自带强大且为人所称道的工具链,本模块将详细介绍Go在单元测试、性能测试以及代码调试方面的最佳实践方案。

  • 模块9:标准库篇

Go拥有功能强大且质量上乘的标准库,多数情况我们仅使用标准库所提供的功能而不借助第三方库就可实现应用的大部分功能,这大幅降低学习成本以及代码依赖的管理成本。本模块将详细说明高频使用的标准库包,如net/http、strings、bytes、time等的正确使用方式,以及reflect包、cgo在使用时的注意事项。

  • 模块10:工程实践篇

本模块将涵盖我们使用Go语言做软件项目过程中很大可能会遇到的一些工程问题的解决方法,包括:使用module进行Go包依赖管理、Go应用容器镜像、Go相关工具使用以及Go语言的避“坑”指南。

从上述专栏结构,我们也能看出本专栏并不是Go入门的最佳选择。如果非要给本专栏划定一个目标人群,或者说哪些读者阅读本专栏后会更多受益,我觉得是那些已经迈入Go语言世界、但迫切希望进一步提升层次、写出高质量Go代码的Go开发者。

很多朋友可能会问?你这个专栏有何与众不同之处?在专栏上线前编辑老师也让我编写课程亮点,我觉得下面这几句话可以概括专栏的特点:

  • 进阶必备 – 50个有效实践助你掌握高效Go程序设计之道;
  • 高屋建瓴 – Go设计哲学与编程思想先行;
  • 深入浅出 – 原理深入,例子简明,讲解透彻;
  • 图文并茂 – 大量图表辅助学习,重点难点轻松掌控;
  • 覆盖全面 – 覆盖高级面试知识点,求职更自信。

本专栏第一次落笔大约在Go 1.12发布后,大约将在今年10月份,即在Go 1.15发布后的第二个月完成。这中间有一定的跨度,因此专栏内的有些内容在各个Go版本间可能会有差异。笔者在内容中已经尽量做了版本适用标识,但难免有疏漏。各位读者在遇到问题时,可以及时反馈给我。

此外,Go语言还在飞速发展,一些当前的惯用表达方式或有效实践可能在日后因语言引入新的特性(比如:Go泛型)而“过时”。我会在我的博客上持续关注Go语言的演化,并将最新的Go高效编程实践分享给大家。

最后再来一次自我介绍:Tony Bai,Go语言技术专家和鼓吹者,GopherChina大会讲师,Go语言技术博客tonybai.com的作者,GopherDaily(Go日报)项目(github.com/bigwhite/gopherdaily)维护者,OSCHINA源创会技术讲师《七周七语言》译者之一,慕课网《Kubernetes实战:高可用集群搭建、配置、运维与应用》作者,开源拥趸

作为一名在国内接触Go语言较早(2012年)的Gopher和Go布道师,Tony Bai拥有丰富的Go开发知识和经验。他在个人博客上撰写了大量关于Go语言的文章,并深受Go社区欢迎。目前他正在国内一大型软件公司带领团队使用Go语言构建移动运营商的5G消息平台,这个平台将处理来自全国各地几十万个5G chatbot程序每天发送的几十亿条5G消息请求。

欢迎大家订阅我的专栏! 如有意见和建议,可在我本博文后面的评论中反馈。感谢大家支持。

专栏涉及的源码仓库地址:https://github.com/bigwhite/publication/tree/master/column/imooc/go-50tips/sources


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