從Python到Go：初學筆記

  • 2021 年 8 月 11 日
  • 筆記

本文記錄了我在學習Go的過程時的一些筆記，主要是比較Python和Go之間的差異並作簡單描述，以此使Python程式設計師對Go語言的特性有簡略的了解。初學難免有紕漏，歡迎各位批評指正補充交流，謝謝。

數組和slice

Go中的數組需要在創建時確定長度，一個更靈活的對象是slice，後者可以使用append添加，兩者的定義方式相似。

var StrArray [10]string //數組，長度為10
var StrSlice []string //slice

slice可以根據現有的數組（稱為底層數組）創建，但對其的修改會導致底層數組的改變。

指針

Go語言支援指針，用法和C一樣

結構體

結構體和Python中的Class相似，但在這一程式碼段中只能定義類型的數據布局，方法需要定義指定接收對象的函數（見「方法」）。

type Point struct{
    X int
    Y int
}

結構體嵌套和匿名成員

在結構體中添加結構體成員會使變數的訪問變得麻煩，Go中可以不帶名稱定義結構體成員稱為匿名成員。

結合匿名成員以及方法對匿名成員的處理（包含某個結構體匿名成員的結構體可以接收該結構體的方法），匿名成員機制可以視為繼承

type ColoredPoint struct {
	Point // 匿名成員
	color string
}

var cp ColoredPoint
cp.X = 1
cp.Y = 2
cp.color = "red"

函數和方法

不同於普通的函數，方法是指定接收對象的。

包含某個結構體匿名成員的結構體可以接收該結構體的方法。

介面

定義與實現

隱式實現：滿足介面所需的方法即為實現某個介面，無需顯式聲明

type Phone interface {
    call()()
    text(str []string)(n int)
}

當某一個類型擁有如上所屬的輸入和輸出的Write方法時，即可稱其實現了Writer介面。

type iPhone struct{}

func (p iPhone) call (){
	fmt.Println("call from iPhone")
}

func (p iPhone) text (str []string){
	fmt.Println(str)
	fmt.Println("text from iPhone")
    return len(str)
}

介面的應用

介面可以被作為一個變數定義，可被賦予具體類型。

var phone Phone

// 賦值方法一
var iphone iPhone
phone = iphone
phone.call()
phone.text("test")

// 賦值方法二
phone = new(iPhone)
phone.call()
phone.text("test")

並行

goroutine

Go中每一個並發的活動稱為goroutine，不同於Python虛假的多執行緒或不穩定的多進程，goroutine被歸類為協程（Coroutine）。

並行：多進程、多執行緒、協程、非同步IO

略

go f()

不同於Python會自動等待各Process運行結束後退出，在Go中main函數返回時，所有的goroutine都暴力地終結，可以使用下文提及的通道阻塞或者sync的WaitGroup等待以保證各goroutine運行。

通道

通道用於goroutine間的通訊，不同於Python的Threading庫或multiporcessing庫中的Queue（隊列），Go中的通道是需要標註數據類型的。

ch := make(chan int) //定義通道，int為數據類型
ch <- x // 發送數據
x = <- ch // 接收數據
<- ch // 接收數據並丟棄
close(ch) //關閉通道

對通道的收發操作都是阻塞的。

不同於Queue關閉後無法收發，通道關閉後無法發送，但可以接收剩餘的數據。

無緩衝通道

ch1 := make(chan int)
ch2 := make(chan int, 0) 
// 兩者含義相同

如上定義的通道，為無緩衝通道，即一次不阻塞的發送後，數據被接收之前，第二次發送被阻塞。

緩衝通道

ch := make(chan int, 3) //定義通道，int為數據類型，容量為3

如上定義的通道，可以進行四次不阻塞的發送，第五次發送被阻塞（沒有接收的前提下）。

單向通道

為了避免誤用可以在函數的參數定義時固定通道的方向

func f(in <-chan int, out chan<- int) {}

如上定義時，通道in對於函數f來說是只能接收的通道，通道out對於函數f來說是只能發送的通道。

select多路復用

select的類似於switch，但不同的是select的分支上是阻塞著的操作而非數據。select使可以同時等待多個操作的阻塞，直到某一個分支上的操作不再阻塞。每個select只執行一個分支。

select {
case x1 <-ch1:
    // ...
case x2 <-ch2:
    // ...
case ch3 <- x3:
    // ...
default:
    // ...
}

共享變數

一句任何涉及並發的編程都應該遵守的話：

『『Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.』』

不要通過共享記憶體來通訊，應該用通訊來共享記憶體。即應當將對象限制在順序執行的環境下（比如某個協程中）進行寫操作。

互斥鎖

也可以用鎖。

sync.Mutex

類似multiprocessing.Lock有acquire()和release()，sync.Mutex有Lock()和Unlock()。（記得用defer延遲執行Unlock()以保證解鎖的執行）

sync.RWMutex

Go提供共了一種更複雜的鎖，除了不可並行的寫鎖Lock()和Unlock()，還有可並行的讀鎖RLock()和RUnlock()。其使用類似於資料庫的二、三級封鎖協議。

sync.Once

延遲初始化，Once函數以某個函數為參數，保證這個只需要執行一次的函數在並行情況下執行且只執行一次。相同效果雖然用RWMutex也可以實現但Once更加簡便

競態檢測器 race detector

輸出一份包含所有數據競態的報告，go run/build/test時添加-race可以使用該功能。

GOMAXPROCS

確定需要使用的OS執行緒數目，可以在作為環境變數設置，或用函數runtime.GOMAXPROCS控制。

參考：

《Go程式設計語言》

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