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go数据结构&常用包

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struct

package main

import (
	"fmt"
)

type parent struct {
	a, b int
}

type child struct {
	c, d int
	*parent
}

func main() {
	child_1 := child{1, 2, &parent{3, 4}}
	fmt.Println(child_1.a, child_1.d, child_1.parent.a, child_1.parent.b)
	// fmt.Printf("%#vn", child_1)
}

// 输出结果：
// 3 2 3 4

​ struct利用type来表示自定义类型，struct可以继承（暂且这样说吧），在上面的例子中，child继承了parent的所有字段（a，b），parent作为了child的一个你名字段，在child实例中可以直接用成员操作符来访问a，b，也可以使用child.parent.a来访问属性。这就引出了这样一种情况：当parent和child包含同名字段e，此时child.e访问的即为child内部的字段，child.parent.e访问的即为parent内部的字段。

关于结构体定义和初始化的一些讨论：

package main

import (
	"fmt"
)
// 此方法定义的结构体只可以用一次
var s1 = struct {
	name string
	age  int
}{
	name: "Sam",
	age:  18,
}

type student2 struct {
	name string
	age  int
}

func main() {
	s2 := student2{"Kate", 19}
	fmt.Printf("%vn%vn", s1, s2)
}
// PS E:mygosrc> go run struct2.go
// {Sam 18}
// {Kate 19}

interface

interface是一组method签名的组合，我们通过interface来定义对象的一组行为。 任意的类型都实现了空interface(我们这样定义：interface{})，也就是包含0个method的interface。

  • interface类型
package main

import (
	"fmt"
	"math"
)
// 自定义类型type
type Abser interface {
	Abs() float64
}
// MyFloat也是自定义类型，不是float64的别名
type MyFloat float64
// MyFloat实现 Abs方法，则该自定义类型实现了Abser接口
func (f MyFloat) Abs() float64 {
	if f < 0 {
		return float64(-f)
	}
	return float64(f)
}

type Vertex struct {
	X, Y float64
}
// Vertex*实现了Abs方法，表示自定义类型Vertex的指针实现了Abser接口
func (v *Vertex) Abs() float64 {
	return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}

func main() {
	var a Abser
	f := MyFloat(-math.Sqrt2)
	v := &Vertex{3, 4}

	a = f
	fmt.Println(a.Abs())
	a = v
	fmt.Println(a.Abs())
}

// 输出结果
// PS E:mygosrc> go run interface.go
// 1.4142135623730951
// 5
  • interface值

如果我们定义了一个interface的变量，那么这个变量里面可以存实现这个interface的任意类型的对象。如上述代码中，a中可以存储MyFloat类型的变量，也可以存储&Vertex类型的变量。

  • 空interface

空interface(interface{})不包含任何的method，正因为如此，所有的类型都实现了空interface。空interface对于描述起不到任何的作用(因为它不包含任何的method），但是空interface在我们需要存储任意类型的数值的时候相当有用，因为它可以存储任意类型的数值。它有点类似于C语言的void*类型。

// 定义a为空接口
var a interface{}
var i int = 5
s := "Hello world"
// a可以存储任意类型的数值
a = i
a = s
  • interface函数参数

interface的变量可以持有任意实现该interface类型的对象，这给我们编写函数(包括method)提供了一些额外的思考，我们是不是可以通过定义interface参数，让函数接受各种类型的参数。 比如fmt包中的Stringer接口：（详情在后续的stringers中）

type Stringer interface {
	 String() string
}

  • interface变量存储的类型

    判断interface变量里面存储的熟知的类型的方法：

    • Comma-ok断言：

      Go语言里面有一个语法，可以直接判断是否是该类型的变量： value, ok = element.(T)，这里value就是变量的值，ok是一个bool类型，element是interface变量，T是断言的类型。

      如果element里面确实存储了T类型的数值，那么ok返回true，否则返回false。

      package main

	import (
		"fmt"
		"strconv"
	)

	type Element interface{}
	type List [] Element

	type Person struct {
		name string
		age int
	}

	//定义了String方法，实现了fmt.Stringer
	func (p Person) String() string {
		return "(name: " + p.name + " - age: "+strconv.Itoa(p.age)+ " years)"
	}

	func main() {
		list := make(List, 3)
		list[0] = 1 // an int
		list[1] = "Hello" // a string
		list[2] = Person{"Dennis", 70}

		for index, element := range list {
			if value, ok := element.(int); ok {
				fmt.Printf("list[%d] is an int and its value is %dn", index, value)
			} else if value, ok := element.(string); ok {
				fmt.Printf("list[%d] is a string and its value is %sn", index, value)
			} else if value, ok := element.(Person); ok {
				fmt.Printf("list[%d] is a Person and its value is %sn", index, value)
			} else {
				fmt.Printf("list[%d] is of a different typen", index)
			}
		}
	}

    • switch测试：

      package main

	import (
		"fmt"
		"strconv"
	)

	type Element interface{}
	type List [] Element

	type Person struct {
		name string
		age int
	}

	//打印
	func (p Person) String() string {
		return "(name: " + p.name + " - age: "+strconv.Itoa(p.age)+ " years)"
	}

	func main() {
		list := make(List, 3)
		list[0] = 1 //an int
		list[1] = "Hello" //a string
		list[2] = Person{"Dennis", 70}

		for index, element := range list{
			switch value := element.(type) {
				case int:
					fmt.Printf("list[%d] is an int and its value is %dn", index, value)
				case string:
					fmt.Printf("list[%d] is a string and its value is %sn", index, value)
				case Person:
					fmt.Printf("list[%d] is a Person and its value is %sn", index, value)
				default:
					fmt.Println("list[%d] is of a different type", index)
			}
		}
	}

    这里有一点需要强调的是：element.(type)语法不能在switch外的任何逻辑里面使用，如果你要在switch外面判断一个类型就使用comma-ok。

  • 嵌入interface

    如果一个interface1作为interface2的一个嵌入字段，那么interface2隐式的包含了interface1里面的method。

    我们可以看到源码包container/heap里面有这样的一个定义

    type Interface interface {
	sort.Interface //嵌入字段sort.Interface
	Push(x interface{}) //a Push method to push elements into the heap
	Pop() interface{} //a Pop elements that pops elements from the heap
}

    我们看到sort.Interface其实就是嵌入字段，把sort.Interface的所有method给隐式的包含进来了。也就是下面三个方法：

    type Interface interface {
	// Len is the number of elements in the collection.
	Len() int
	// Less returns whether the element with index i should sort
	// before the element with index j.
	Less(i, j int) bool
	// Swap swaps the elements with indexes i and j.
	Swap(i, j int)
}

errors

error 包实现了用于错误处理的函数.

package main

import (
	"errors"
	"fmt"
)

func main() {
    // New 返回一个按给定文本格式化的错误。
	err := errors.New("emit macho dwarf: elf header corrupted")
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
	// fmt 包的 Errorf 函数让我们使用该包的格式化特性来创建描述性的错误信息。
	const name, id = "bimmler", 17
	err = fmt.Errorf("user %q (id %d) not found", name, id)
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
}
// 输出结果
// PS E:mygosrc> go run error.go
// CreateFile error.go: The system cannot find the file specified.

http

  • web使用示例：

    package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
	"strings"
	"log"
)

func sayhelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	r.ParseForm()  //解析参数，默认是不会解析的
	fmt.Println(r.Form)  //这些信息是输出到服务器端的打印信息
	fmt.Println("path", r.URL.Path)
	fmt.Println("scheme", r.URL.Scheme)
	fmt.Println(r.Form["url_long"])
	for k, v := range r.Form {
		fmt.Println("key:", k)
		fmt.Println("val:", strings.Join(v, ""))
	}
	fmt.Fprintf(w, "Hello astaxie!") //这个写入到w的是输出到客户端的
}

func main() {
	http.HandleFunc("/", sayhelloName) //设置访问的路由
	err := http.ListenAndServe(":9090", nil) //设置监听的端口
	if err != nil {
		log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
	}
}

  • 服务器端概念：

    Request： 用户请求的信息，用来解析用户请求，包括get、post、cookie、url等信息。

    Response：服务器需要反馈给客户端的信息

    Conn：用户的每次请求链接

    Handler：处理请求和生成返回信息的处理逻辑

  • http包运行机制：

    如下图所示，是Go实现Web服务的工作模式的流程图

    img

    图3.9 http包执行流程

    1. 创建Listen Socket, 监听指定的端口, 等待客户端请求到来。
    2. Listen Socket接受客户端的请求, 得到Client Socket, 接下来通过Client Socket与客户端通信。
    3. 处理客户端的请求, 首先从Client Socket读取HTTP请求的协议头, 如果是POST方法, 还可能要读取客户端提交的数据, 然后交给相应的handler处理请求, handler处理完毕准备好客户端需要的数据, 通过Client Socket写给客户端。

    这整个的过程里面我们只要了解清楚下面三个问题，也就知道Go是如何让Web运行起来了

    • 如何监听端口？
    • 如何接收客户端请求？
    • 如何分配handler？

    前面小节的代码里面我们可以看到，Go是通过一个函数ListenAndServe来处理这些事情的，这个底层其实这样处理的：初始化一个server对象，然后调用了net.Listen("tcp", addr)，也就是底层用TCP协议搭建了一个服务，然后监控我们设置的端口。

    下面代码来自Go的http包的源码，通过下面的代码我们可以看到整个的http处理过程：

    func (srv *Server) Serve(l net.Listener) error {
	defer l.Close()
	var tempDelay time.Duration // how long to sleep on accept failure
	for {
		rw, e := l.Accept()
		if e != nil {
			if ne, ok := e.(net.Error); ok && ne.Temporary() {
				if tempDelay == 0 {
					tempDelay = 5 * time.Millisecond
				} else {
					tempDelay *= 2
				}
				if max := 1 * time.Second; tempDelay > max {
					tempDelay = max
				}
				log.Printf("http: Accept error: %v; retrying in %v", e, tempDelay)
				time.Sleep(tempDelay)
				continue
			}
			return e
		}
		tempDelay = 0
		c, err := srv.newConn(rw)
		if err != nil {
			continue
		}
		go c.serve()
	}
}

    监控之后如何接收客户端的请求呢？上面代码执行监控端口之后，调用了srv.Serve(net.Listener)函数，这个函数就是处理接收客户端的请求信息。这个函数里面起了一个for{}，首先通过Listener接收请求，其次创建一个Conn，最后单独开了一个goroutine，把这个请求的数据当做参数扔给这个conn去服务：go c.serve()。这个就是高并发体现了，用户的每一次请求都是在一个新的goroutine去服务，相互不影响。

    那么如何具体分配到相应的函数来处理请求呢？conn首先会解析request:c.readRequest(),然后获取相应的handler:handler := c.server.Handler，也就是我们刚才在调用函数ListenAndServe时候的第二个参数，我们前面例子传递的是nil，也就是为空，那么默认获取handler = DefaultServeMux,那么这个变量用来做什么的呢？对，这个变量就是一个路由器，它用来匹配url跳转到其相应的handle函数，那么这个我们有设置过吗?有，我们调用的代码里面第一句不是调用了http.HandleFunc("/", sayhelloName)嘛。这个作用就是注册了请求/的路由规则，当请求uri为"/"，路由就会转到函数sayhelloName，DefaultServeMux会调用ServeHTTP方法，这个方法内部其实就是调用sayhelloName本身，最后通过写入response的信息反馈到客户端。

    详细的整个流程如下图所示：

    img

    上述分析回答了之前的三个问题。

    【补充】当ListenAndServe的第二个参数不为nil时（外部实现的路由器）：

    package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
)

type Hello struct{}

func (h Hello) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprint(w, "Hello!")
}

func main() {
	var h Hello
	err := http.ListenAndServe("localhost:3000", h)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}

  • Go的http包详解

    Go的http有两个核心功能：Conn、ServeMux

    • Conn的goroutine

      与我们一般编写的http服务器不同, Go为了实现高并发和高性能, 使用了goroutines来处理Conn的读写事件, 这样每个请求都能保持独立，相互不会阻塞，可以高效的响应网络事件。这是Go高效的保证。

      Go在等待客户端请求里面是这样写的：

      c, err := srv.newConn(rw)
if err != nil {
	continue
}
go c.serve()

      这里我们可以看到客户端的每次请求都会创建一个Conn，这个Conn里面保存了该次请求的信息，然后再传递到对应的handler，该handler中便可以读取到相应的header信息，这样保证了每个请求的独立性。

    • ServeMux的自定义

      我们前面小节讲述conn.server的时候，其实内部是调用了http包默认的路由器，通过路由器把本次请求的信息传递到了后端的处理函数。那么这个路由器是怎么实现的呢？

      它的结构如下：

      type ServeMux struct {
	mu sync.RWMutex   //锁，由于请求涉及到并发处理，因此这里需要一个锁机制
	m  map[string]muxEntry  // 路由规则，一个string对应一个mux实体，这里的string就是注册的路由表达式
	hosts bool // 是否在任意的规则中带有host信息
}

      下面看一下muxEntry

      type muxEntry struct {
	explicit bool   // 是否精确匹配
	h        Handler // 这个路由表达式对应哪个handler
	pattern  string  //匹配字符串
}

      接着看一下Handler的定义

      type Handler interface {
	ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)  // 路由实现器
}

      Handler是一个接口，但是前一小节中的sayhelloName函数并没有实现ServeHTTP这个接口，为什么能添加呢？原来在http包里面还定义了一个类型HandlerFunc,我们定义的函数sayhelloName就是这个HandlerFunc调用之后的结果，这个类型默认就实现了ServeHTTP这个接口，即我们调用了HandlerFunc(f),强制类型转换f成为HandlerFunc类型，这样f就拥有了ServeHTTP方法。

      type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)

// ServeHTTP calls f(w, r).
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
	f(w, r)
}

      路由器里面存储好了相应的路由规则之后，那么具体的请求又是怎么分发的呢？请看下面的代码，默认的路由器实现了ServeHTTP：

      func (mux *ServeMux) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
	if r.RequestURI == "*" {
		w.Header().Set("Connection", "close")
		w.WriteHeader(StatusBadRequest)
		return
	}
	h, _ := mux.Handler(r)
	h.ServeHTTP(w, r)
}

      如上所示路由器接收到请求之后，如果是*那么关闭链接，不然调用mux.Handler(r)返回对应设置路由的处理Handler，然后执行h.ServeHTTP(w, r)

      也就是调用对应路由的handler的ServerHTTP接口，那么mux.Handler®怎么处理的呢？

      func (mux *ServeMux) Handler(r *Request) (h Handler, pattern string) {
	if r.Method != "CONNECT" {
		if p := cleanPath(r.URL.Path); p != r.URL.Path {
			_, pattern = mux.handler(r.Host, p)
			return RedirectHandler(p, StatusMovedPermanently), pattern
		}
	}	
	return mux.handler(r.Host, r.URL.Path)
}

func (mux *ServeMux) handler(host, path string) (h Handler, pattern string) {
	mux.mu.RLock()
	defer mux.mu.RUnlock()

	// Host-specific pattern takes precedence over generic ones
	if mux.hosts {
		h, pattern = mux.match(host + path)
	}
	if h == nil {
		h, pattern = mux.match(path)
	}
	if h == nil {
		h, pattern = NotFoundHandler(), ""
	}
	return
}

      原来他是根据用户请求的URL和路由器里面存储的map去匹配的，当匹配到之后返回存储的handler，调用这个handler的ServeHTTP接口就可以执行到相应的函数了。

      通过上面这个介绍，我们了解了整个路由过程，Go其实支持外部实现的路由器 ListenAndServe的第二个参数就是用以配置外部路由器的，它是一个Handler接口，即外部路由器只要实现了Handler接口就可以,我们可以在自己实现的路由器的ServeHTTP里面实现自定义路由功能。

      如下代码所示，我们自己实现了一个简易的路由器

      package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

type MyMux struct {
}

func (p *MyMux) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	if r.URL.Path == "/" {
		sayhelloName(w, r)
		return
	}
	http.NotFound(w, r)
	return
}

func sayhelloName(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello myroute!")
}

func main() {
	mux := &MyMux{}
	http.ListenAndServe(":9090", mux)
}

  • Go代码的执行流程

    通过对http包的分析之后，现

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