開始起飛：Golang 編碼技巧分享

時間  2019-11-22
標籤 開始 起飛 golang 編碼 技巧 分享 欄目 Go 简体版
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0. 引子

閱讀了Dave Cheney 關於go編碼的博客：Practical Go: Real world advice for writing maintainable Go programshtml

實際應用下來，對我這個go入門者，提高效果顯著。git

我對做者的文章進行整理翻譯，提取精煉，加上本身的理解，分享出來。但願也能給你們帶來幫助。程序員

但願你們支持原做者，原汁原味的內容能夠點擊 連接 閱讀。文中部分例子爲我的添加，若有不足敬請包容指出^ _ ^github

(PS:如涉及侵權，請與我聯繫，我會及時刪除文章，知識傳播無界，望你們支持)golang

1. 指導原則

我的認爲，編碼的最佳實踐本質是爲了提升代碼的迭代產能，減小bug的概率。（成本、效率、穩定）算法

做者Dave Cheney提到，go語言的最佳實踐的指導原則，須要考慮3點：sql

  1. 簡潔
  2. 可讀性
  3. 開發效率

1.1 簡潔

簡潔是對於人而言的，若是代碼很複雜，甚至違法人的慣性理解，那麼修改和維護是牽一髮而動全身的。數據庫

1.2 可讀性

由於代碼被閱讀的次數遠遠多於被修改的次數。在做者看來，代碼被人的閱讀和修改的需求，比被機器執行的需求更強烈。go編碼最佳實踐第一步就應該肯定代碼的可讀性。編程

在我我的看來，相似於一致性算法中， raft爲何比paxos傳播和應用更廣，一個很重要的緣由就是raft更加易於理解，raft做者在論文中也提到，raft設計的最重要的初衷就是，paxos太難懂了。可讀性的重要性應該排在首位的。json

1.3 開發效率

良好的編碼習慣，能夠提升代碼的交流效率。使得同事們看到代碼就知道實現了什麼，而沒必要去逐行閱讀，大大節約了時間，提升開發效率。

此外，對於go語言自己而言，不管在編譯速度仍是debug時間花費上，go相對C++也是開發效率大大提升的。

2. 命名

命名對編寫可讀性好的go程序相當重要！

曾經聽到這樣的一個言論：對變量的命名要像給本身孩子起名同樣慎重。

其實，不光是變量命名，還包括function、method、type、package等，命名都很重要。

2.1 選擇辨識度高的名字，而不是選擇簡短的名字

就像編碼不是爲了在儘可能短的行數內，寫完程序。而是爲了寫出可讀性高的程序。

一樣的，咱們的命名標識也不是越短越好，而是容易被他人理解。

一個好名字應該具有的特色：

  1. 簡短：一個好名字應該在具有高辨識度的狀況下，儘可能簡短。
    1. 好比一個判斷用戶登陸權限的方法：壞名字是judgeAuth(容易歧義)，judgeUserLoginAuthority(冗長)
    2. 好的例子judgeLoginAuth
  2. 描述性的：一個好的名字應該是描述變量和常量的用途，而非他們的內容；描述function的結果，或者method的行爲，而不是他們的操做；描述package的目的，而非包含的內容。描述的準確性衡量了名字的好壞。
    1. 好比設計一個用來主從選舉的包。壞的package名字leader_operation，好的名字election
    2. 壞的function或者method名字ReturnElection，好的名字NewElection
    3. 壞的變量或者常量名字ElectionState，好的名字Role
  3. 可預測的：一個好的名字，僅經過名字，你們就能夠推斷他們的用途。應該遵循你們的慣用理解。下面會詳細闡述。好比
    1. i,j,k經常使用來在迭代中描述引用計數值
    2. n一般用來表示計數累加值
    3. v一般表示一個編碼函數的值
    4. k一般用在map中的key
    5. s一般用來表示字符串

2.2 命名的長度

關於名字的長度，咱們有這些建議：

  1. 若是變量的聲明和它被最後一次使用的距離很短，可使用短的變量名
  2. 若是一個變量很重要，那麼能夠避免歧義，容許變量名稱長一些，消除歧義
  3. 變量的名字中請不要包含變量的類型名
  4. 常量的名字應該描述他們保存的值，而不是如何使用該值
  5. 單個字母的名字能夠用做迭代、邏輯分支判斷、參數和返回值。包和函數的名字請使用多個字母的組合。
  6. method、interface、package 請使用單個單詞
  7. pakcage名字也是調用方引用時須要註明的，因此請利用package的名字

舉一個做者文中的例子說明：

type Person struct {
	Name string
	Age  int
}

// AverageAge returns the average age of people.
func AverageAge(people []Person) int {
	if len(people) == 0 {
		return 0
	}

	var count, sum int
	for _, p := range people {
		sum += p.Age
		count += 1
	}

	return sum / count
}
複製代碼

在這個例子中，people 距離最後一次使用間隔7行，而變量p是用來迭代perple的，p距離最後一次使用間隔1行。因此p可使用1個字母命名，而people則使用單詞來命名。

其實這裏是防止人們閱讀代碼時，閱讀過多行數後，忽然發現一個上下文不理解的詞，再去找定義，致使可讀性差。

同時，注意例子中的空行的使用。一個是函數之間的空行，另外一個是函數內的空行：在函數裏幹了3件事：異常判斷；累加age；返回。在這3者之間添加空行，能夠增長可讀性。

2.2.1 上下文是關鍵

以上強調的原則須要在上下文中去實際判斷才行，萬事無絕對。

func (s *SNMP) Fetch(oid []int, index int) (int, error)
複製代碼

與

func (s *SNMP) Fetch(o []int, i int) (int, error)
複製代碼

相比，顯然使用oid命名更具有可讀性，而使用短變量o則不容易理解。

2.3 變量的命名不要攜帶變量的類型

由於golang 是一個強類型的語言，在變量的命名中包含類型是信息冗餘的，並且容易致使誤解錯誤。舉個做者的例子：

var usersMap map[string]*User
複製代碼

咱們將一個從string 到 User 的map結構，命名爲UsersMap，看起來合情合理，可是變量的類型中已經包含了map，沒有必要再在變量中註明了。

做者的話來說：若是Users 描述不清楚，nameUsersMap也不見得多清楚。

對於函數的名稱一樣適用，好比：

type Config struct {
    //
}

func WriteConfig(w io.Writer, config *Config)
複製代碼

config 的名稱有冗餘了，類型中已經說明它是一個*Config了，若是變量在函數中最後一次引用的距離足夠短，那麼適用簡稱c或者conf 會更簡潔。

提示：不要讓包名搶佔了好的變量名。好比context這個包，若是使用func WriteLog(context context.Context, message string)，那麼編譯的時候會報錯，由於包名和變量名衝突了。因此通常使用的時候，會使用func WriteLog(ctx context.Context, message string)

2.4 使用一致的命名

儘可能不要將常見的變量名，換成其餘的意思，這樣會形成讀者的歧義。

並且對於代碼中一個類型的變量，不要屢次改換它的名字，儘可能使用一個名字。好比對於數據庫處理的變量，不要每次出現不一樣的名字，好比d *sql.DB，dbase *sql.DB，DB *sql.DB，最好使用慣用的，一致的名字db *sql.DB。這樣你在其餘的代碼中，看到變量db時，也能推測到它是*sql.DB

還有一些慣用的短變量名字，這裏提一下：

  • i, j, k 用做循環中的索引
  • n 用在計數和累加
  • v 表示值
  • k 表示一個map或者slice 的key
  • s 表示字符串

2.5 使用一致的聲明類型

對於一個變量的聲明有多重聲明類型：

  • var x int = 1
  • var x = 1
  • var x int;x=1
  • var x = int(1)
  • x:=1

在做者看來，這是go的設計者犯的錯誤，可是來不及改正了，新的版本要保持向前兼容。有這麼多種聲明的方式，咱們怎麼選擇本身的類型呢。

做者給出了這些建議：

  • 當聲明一個變量，可是不去初始化時，使用var。
var players int    // 0

var things []Thing // an empty slice of Things

var thing Thing    // empty Thing struct
json.Unmarshall(reader, &thing)
複製代碼

var 每每表示這是這個類型的空值。

  • 當聲明而且初始化值的時候，使用:=
var things []Ting = make([]Thing, 0)
複製代碼

vs

var things = make([]Thing, 0)
複製代碼

vs

things := make([]Thing, 0)
複製代碼

對於go來講，= 右側的類型，就是=左側的類型，上面三個例子中，最後一個使用:=的例子，既能充分標識類型，又足夠簡潔。

22.6 做爲團隊的一員

編程生涯大部分時間都是和做爲團隊的一員，參與其中。做者建議你們最好保持團隊原來的編碼風格，即便那不是你偏心的風格。要不人會致使整個工程風格不一致，這會更糟糕。

3. 註釋

註釋很重要，註釋應該作到如下3點之一：

  1. 解釋作了什麼
  2. 解釋怎麼作
  3. 解釋爲何這麼作

舉個例子

這是適合對外方法的註釋，解釋了作了什麼，怎麼作的

/ Open opens the named file for reading.
// If successful, methods on the returned file can be used for reading.
The second form is ideal for commentary inside a method:
複製代碼

這是適合方法內的註釋，解釋了作了什麼

// queue all dependant actions
var results []chan error
for _, dep := range a.Deps {
        results = append(results, execute(seen, dep))
}
複製代碼

解釋爲何的註釋比較少見，可是也是必要的，好比如下：

return &v2.Cluster_CommonLbConfig{
	// Disable HealthyPanicThreshold
        HealthyPanicThreshold: &envoy_type.Percent{
        	Value: 0,
        },
}
複製代碼

將value 設置成0的做用並很差理解，增長註釋大大增長可理解性。

3.1 變量和常量的註釋應該描述他們的內容，而不是他們的做用

在上文中提到，變量和常量的名字又應該描述他們的目的。然而他們的註釋最好描述他們的內容。

const randomNumber = 6 // determined from an unbiased die
複製代碼

在這個例子中，註釋描述了爲何randomNumber 被賦值爲6，註釋沒有描述在哪裏randomNumer會被使用。再看一些例子：

const (
    StatusContinue           = 100 // RFC 7231, 6.2.1
    StatusSwitchingProtocols = 101 // RFC 7231, 6.2.2
    StatusProcessing         = 102 // RFC 2518, 10.1

    StatusOK                 = 200 // RFC 7231, 6.3.1
複製代碼

這裏區分一下，內容表示100表明什麼，表明RFC 7231，可是100的目的是表示StatusContinue。

提示，對於沒有初始值的變量，註釋應該描述誰來初始化這些變量

// sizeCalculationDisabled indicates whether it is safe
// to calculate Types' widths and alignments. See dowidth. var sizeCalculationDisabled bool 複製代碼

3.2 要對公共的名稱添加文檔

由於dodoc 是你的項目package的文檔，因此你應該在每一個公共的名稱上添加註釋，包括變量，常量，函數，方法。

這裏給出兩個谷歌風格指南的準則：

  • 任何不是簡練清晰的公共的函數，都應該添加註釋
  • 庫中的任何函數，無論名稱多長或者多麼負責，都必須增長註釋

舉個例子：

package ioutil

// ReadAll reads from r until an error or EOF and returns the data it read.
// A successful call returns err == nil, not err == EOF. Because ReadAll is
// defined to read from src until EOF, it does not treat an EOF from Read
// as an error to be reported.
func ReadAll(r io.Reader) ([]byte, error)
複製代碼

這個規則有一個例外，無需對實現接口的方法添加文檔註釋，好比不要這麼作：

// Read implements the io.Reader interface
func (r *FileReader) Read(buf []byte) (int, error)
複製代碼

這裏給出一個io包的完整例子：

// LimitReader returns a Reader that reads from r
// but stops with EOF after n bytes.
// The underlying implementation is a *LimitedReader.
func LimitReader(r Reader, n int64) Reader { return &LimitedReader{r, n} }

// A LimitedReader reads from R but limits the amount of
// data returned to just N bytes. Each call to Read
// updates N to reflect the new amount remaining.
// Read returns EOF when N <= 0 or when the underlying R returns EOF.
type LimitedReader struct {
	R Reader // underlying reader
	N int64  // max bytes remaining
}

func (l *LimitedReader) Read(p []byte) (n int, err error) {
	if l.N <= 0 {
		return 0, EOF
	}
	if int64(len(p)) > l.N {
		p = p[0:l.N]
	}
	n, err = l.R.Read(p)
	l.N -= int64(n)
	return
}
複製代碼

提示：在寫函數的內容前，最好先把函數的註釋寫出

3.2.1 不要在不完善的代碼上寫註釋，而是從新它

若是遇到了不完善的代碼，應該記錄一個issue，以便後續去修復。

傳統的方法是在代碼上記錄一個todo，以便提醒。好比

// TODO(dfc) this is O(N^2), find a faster way to do this.
複製代碼

3.2.2 若是要在一段代碼上添加註釋，要想一想可否重構它

好的代碼自己就是註釋。若是要在一段代碼上添加註釋，要問問本身，可否優化這段代碼，而不用添加註釋。

函數應該只作一件事，若是你發現要在這個函數的註釋裏，提到其餘函數，那麼該想一想拆解這個冗餘的函數。

此外，函數越精簡，越便於測試。並且函數名自己就是最好的註釋。

4. package設計

每一個go 的package 實際上都是本身的小型go程序。就比如一個function或者method的實現對調用者無關同樣，包內的對外暴露的function，method和類型的實現，和調用者無關。

一個好的go長鬚應該努力下降耦合度，這樣隨着項目的演化，一個package的變化不會影響到整個程序的其餘package。

接下來會討論如何設計一個package，包括名字，類型，和編寫method和funciton的一些技巧。

4.1 一個好的packag首先有一個好名字

package 的名字應該儘可能簡短，最好用一個單詞表示。考慮package名字的時候，不要想着我要在package內寫哪些類型，而是想着這個package要提供哪些服務。要以package提供哪些服務命名。

4.1.1 一個好的package名字應該是惟一的

一個項目那的package名字應該都是不一樣的。若是你發現可能要取相同的pcakge名字，那麼多是如下緣由：

  1. package的名字太通用了
  2. 這個package提供的服務與另外一個package重合了。若是是這種狀況，要考慮你的package設計了

4.2 package名字避免使用base,common,util

若是package內包含了一些列不相關的function，那麼很難說明這個package提供了哪些服務。這經常會致使package名字取一些通用的名字，相似utilities。

大的項目中，常常會出現像utils或者helpers這樣的package名字。它們每每在依賴的最底層，以免循環導入問題。可是這樣也致使出現一些通用的包名稱，而且體現不出包的用意。

做者的建議是將utils和helpers這樣的package名字取取消掉：分析函數被調用的場景，若是可能的話，將函數轉移到調用者的package內，即便這涉及一些代碼的拷貝。

提示：代碼重複，比錯誤的抽象，代價更低

提示：使用單詞的複數命名通用的包。好比strings包含了string處理的通用函數。

咱們應該儘量的減小package的數量，好比如今有三個包common、client，server，咱們能夠將其組合爲一個包het/http，用client.go和server.go來區分client和server，避免引入過多的冗餘包。

提示，標識符的名字包含了包名，好比net/http的GETfunction，調用的使用寫做http.Get，在標識符起名和package起名時要考慮這一點

4.3 儘早Return

go語言沒有try和catch來作exception處理。每每經過return一個錯誤來進行錯誤處理。若是錯誤返回在程序底部，閱讀代碼的人每每要在大腦裏記住不少邏輯情形判斷，不清晰明瞭。

來看一個例子

func (b *Buffer) UnreadRune() error {
	if b.lastRead > opInvalid {
		if b.off >= int(b.lastRead) {
			b.off -= int(b.lastRead)
		}
		b.lastRead = opInvalid
		return nil
	}
	return errors.New("bytes.Buffer: UnreadRune: previous operation was not a successful ReadRune")
}
複製代碼

對比

func (b *Buffer) UnreadRune() error {
	if b.lastRead <= opInvalid {
		return errors.New("bytes.Buffer: UnreadRune: previous operation was not a successful ReadRune")
	}
	if b.off >= int(b.lastRead) {
		b.off -= int(b.lastRead)
	}
	b.lastRead = opInvalid
	return nil
}
複製代碼

前者要閱讀一些邏輯處理，最後return 錯誤。後者首先將錯誤場景明確，並return。顯而後者更加易讀。

4.4 充分利用空值

若是一個變量聲明，可是不給定初始值，則會被自動賦值爲空值。若是充分利用這些默認的空值，可讓代碼更加精簡。

  • int 默認值是0
  • 指針默認值是nil
  • slice，map，channel默認值是nil

好比對於sync.Mutex，默認值是sync.Mutex{}。咱們能夠不給定初始值，直接利用：

type MyInt struct {
	mu  sync.Mutex
	val int
}

func main() {
	var i MyInt

	// i.mu is usable without explicit initialisation.
	i.mu.Lock()
	i.val++
	i.mu.Unlock()
}
複製代碼

一樣的，由於slice的append是返回一個新的slice，因此咱們能夠向一個nil slice直接append：

func main() {
	// s := make([]string, 0)
	// s := []string{}
	var s []string

	s = append(s, "Hello")
	s = append(s, "world")
	fmt.Println(strings.Join(s, " "))
}
複製代碼

4.5 避免package級別的狀態

書寫可維護的程序關鍵是保持鬆耦合--對一個package的更改，不該該影響到其餘不直接依賴這個package的其餘package。

有兩個保持所耦合的方法：

  1. 使用interface描述function或者method的行爲
  2. 避免使用全局狀態

在go程序中，變量聲明能夠在function或者method做用域內，也能夠在package做用域內。若是一個變量是public變量，而且首字母大寫，那麼全部包均可以訪問到這個變量。

可變的全局變量會致使程序之間，各個獨立部分緊耦合。它對程序中的每一個function都是不可見的參數。若是變量類型人爲改變，或者被其餘函數改變，那麼任何依賴這個變量的函數都會崩潰。

若是你想減小全局變量帶來的耦合：

  1. 將相關的變量轉移到struct的參數中
  2. 使用interface減小類型和類型實現之間的耦合

5. 項目結構

5.1 使用盡量少的，儘量大的package

由於go語言中表述可見性的方法是用首字母區分，大寫表示可見，小寫表示不可見。若是一個標識符是可見的，那麼它能夠被任何任何其餘的package使用。

鑑於此，怎麼才能避免過於複雜的package依賴結構？

提示：除了cmd/和internal以外的每一個package，都應該包含一些源碼。

做者的建議是，使用盡量少的package，儘量大的package。你們的默認行爲應該是不建立新的pcakge，若是建立過多的package，這會致使不少類型是public的。接下來會闡述更多的細節。

5.1.1 經過import語句管理文件中的代碼

若是你在這樣的規則設計package：以提供調用者什麼服務來安排。那麼是應該在一個package中的不一樣的file也如此設計呢？這裏給出一些建議：

  • 每一個package開始於一個與目錄同名的.go文件。好比package http應該在一個http目錄下的http.go文件中定義
  • 隨着package內代碼的增加，將不一樣的功能分佈在不一樣的文件中。好比message.go包含Request和Response類型。client.go包含Client類型，server.go包含Server類型。
  • 若是你發現你的文件中有類似的import聲明，嘗試合併他們，或者將他們的區別找出來，而且移動到新的包中。
  • 不一樣的文件應該具有不一樣的職責，好比message.go應該負責HTTP序列化請求和響應。http.go應該包含底層的網絡處理邏輯，client.go和server.go實現了HTTP業務邏輯，請求路由等。

提示：以名詞命名文件名

提示：go編譯器並行編譯不一樣的package，以及package不一樣的medhod和function。因此改變package內的函數位置不影響編譯時間。

5.1.2 內部的測試好於外部的測試

go工具支持使用testingpacakge在兩個地方寫測試用例。假設你的包叫作http2，那麼你能夠增長一個http2_test.go文件，使用package http2。這樣測試用例和代碼在同一個package內，這稱爲內部測試。

go工具也支持一個特別的package聲明：以test結尾的包名字好比package http_test。這容許你的測試用例文件與代碼文件在同一個package目錄下，然而編譯時，這些測試用例並不會做爲你的package代碼的一部分。他們存在於本身的package內。這叫作外部測試。

當編寫單元測試時，做者推薦使用內部測試。內部測試可讓你直接測試function或者method。

然而，應該將Example測試用例放到外部測試文件中。這樣當讀者閱讀godoc時，這些例子具有包前綴的標識，還易於拷貝。

提示：以上的建議有一些例外，如net/http，http並不表示是net的子包，若是你設計了一個這種package的層級結構，存在目錄內不包含任何的.go文件，那麼以上的建議不適用。

5.1.3 使用internal包減小對外暴露的公共API

若是你的項目中包含了多個package，而且有一些函數被其餘package使用，可是並不想將這些函數做爲對外項目的公共API，那麼可使用internal/。將代碼放到此目錄下，可使得首字母大寫的function只對本項目內公開調用，不對其餘項目公開。

舉例來講，/a/b/c/internal/d/e/f 的目錄結構，c做爲一個項目，internal目錄下的包只能被/a/b/cimport，不能被其餘層級項目import：如/a/b/g

5.2 保持主函數儘可能精簡

main函數以及main包應該儘可能精簡。由於在項目中只有一個main包，同時程序只可能在main.main或者main.init被調用一次。這致使在main.mian中很難編寫測試用例。應該將業務邏輯移動到其餘的package中

提示：main應該解析參數，打開數據庫鏈接，初始化logger等，將執行邏輯轉移到其餘package。

6. API設計

6.1 設計不會被濫用的API

若是在簡單的場景，API被使用都很困難，那麼API的調用將會很複雜。若是API的調用很複雜，那麼它將會難以閱讀，而且容易被忽視。

6.1.1 警戒使用同類型的多參數函數

給定兩個或者更多相同類型的參數的函數，每每看起來很簡單，可是不容易使用。舉例：

func Max(a, b int) int
func CopyFile(to, from string) error
複製代碼

這二者的區別是什麼呢？本命想第一個比較兩個數的最大值，第二個將一個文件進行拷貝，可是這不是最重要的事情。

Max(8, 10) // 10
Max(10, 8) // 10
複製代碼

Max 的參數是能夠交換位置的。不會引發歧義。

然而，對於CopyFile則不一樣。

CopyFile("/tmp/backup", "presentation.md")
CopyFile("presentation.md", "/tmp/backup")
複製代碼

這二者究竟是從哪一個文件複製到哪一個文件呢。這很容易帶來混淆和歧義。

一個可行的解決辦法是引入一個輔助類型，增長此method：

type Source string

func (src Source) CopyTo(dest string) error {
	return CopyFile(dest, string(src))
}

func main() {
	var from Source = "presentation.md"
	from.CopyTo("/tmp/backup")
}
複製代碼

在上述的解決方法中，CopyTo 總會被正確的使用，不會帶來歧義。

提示：帶有多個同類型多參數的API很難被正確的使用。

6.2 不該該強迫API的調用方提供他們不須要關注的參

若是你的API沒必要要求調用方提他們不關注的參數，那麼API將會更加的易於理解。

6.2.1 鼓勵將nil做爲參數

若是用戶不須要關注API的某個參數值，可使用nil做爲默認參數。這裏給出一個net/httppackage的例子：

package http

// ListenAndServe listens on the TCP network address addr and then calls
// Serve with handler to handle requests on incoming connections.
// Accepted connections are configured to enable TCP keep-alives.
//
// The handler is typically nil, in which case the DefaultServeMux is used.
//
// ListenAndServe always returns a non-nil error.
func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
複製代碼

ListenAndServe有兩個參數，一個是監聽的地址，http.Handler用來處理HTTP請求。Serve 容許第二個參數是nil，若是傳入nil，意味着使用的是默認的http.DefaultServeMux做爲參數。

Serve的調用者有兩種方式實現相同的事情。

http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", nil)
http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", http.DefaultServeMux)
複製代碼

在ListenAndServe實現以下：

func ListenAndServe(addr string, handler Handler) error {
	l, err := net.Listen("tcp", addr)
	if err != nil {
		return err
	}
	defer l.Close()
	return Serve(l, handler)
}
複製代碼

能夠想象在Server(l, handler)中，會有if handler is nil``，使用DefaultServeMux```的邏輯。可是，以下的調用會致使panic：

http.Serve(nil, nil)
複製代碼

提示：不用將可爲nil和不可爲nil的參數放到一個函數的參數中。

http.ListenAndServe的做者想讓在通常狀況下，用戶理解更加簡單，可是可能會致使使用上的不安全。

在代碼行數上，顯示的使用DefaultServeMux仍是隱式的使用nil並無多大區別。

const root = http.Dir("/htdocs")
	http.Handle("/", http.FileServer(root))
	http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", nil)
複製代碼

對比

const root = http.Dir("/htdocs")
	http.Handle("/", http.FileServer(root))
	http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", http.DefaultServeMux)
複製代碼

帶來使用上的歧義值得換來使用上的一行省略嗎？

const root = http.Dir("/htdocs")
	mux := http.NewServeMux()
	http.Handle("/", http.FileServer(root))
	http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", mux)
複製代碼

提示：慎重考慮輔助函數給程序員節省的時間到底有多少。清晰比簡潔更重要。

6.2.2 vars參數比[]T參數更好

將slice 做爲做爲一個函數的參數很常見。

func ShutdownVms(ids []string) error
複製代碼

將slice做爲一個函數的參數有一個前提，就是假定大多數時候，函數的參數有多個值。可是實際上，做者發現大多數時候，函數的參數只有一個值，這時候每每要講單個參數封裝成slice，知足函數的參數格式。

此外，由於ids參數是一個slice，能夠將一個空slice或者nil做爲參數，編譯的時候也不會報錯。而在單測時，你也要考慮到這種場景。

再給出一個例子，若是須要判斷一些參數非0，能夠經過如下的方式：

if svc.MaxConnections > 0 || svc.MaxPendingRequests > 0 || svc.MaxRequests > 0 || svc.MaxRetries > 0 {
	// apply the non zero parameters
}
複製代碼

這使得if語句特別長。有一種優化的方法：

// anyPostive indicates if any value is greater than zero.
func anyPositive(values ...int) bool {
	for _, v := range values {
		if v > 0 {
			return true
		}
	}
	return false
}
複製代碼

這看起來簡潔了不少。可是也存在一個問題，若是不給任何的參數，那麼anyPositive會返回true，這不符合預期。

若是咱們更改參數的形式，讓調用者清楚至少應該傳入一個參數，那麼就會好不少，好比：

// anyPostive indicates if any value is greater than zero.
func anyPositive(first int, rest ...int) bool {
	if first > 0 {
		return true
	}
	for _, v := range rest {
		if v > 0 {
			return true
		}
	}
	return false
}
複製代碼

6.3 讓函數定義他們須要的行爲

若是須要將一個數據結構寫到磁盤中。能夠像以下這麼寫：

// Save writes the contents of doc to the file f.
func Save(f *os.File, doc *Document) error
複製代碼

可是上述的例子存在一些問題：函數名字叫作Save明確了是持久化到硬盤，可是若是後續有需求要持久化到其餘主機的磁盤上，那麼還須要改函數名字，而且告知全部的調用者。

由於它將內容寫到了磁盤上，Save函數也不便於測試。爲了校驗行爲的正確性，自測用例不得不讀取文件。

咱們也須要卻道f是寫到了一個車臨時的目錄，而且每次都會被清理。

*os.File也包含了不少方法，並不都是與Save相關的。

如何優化呢？

// Save writes the contents of doc to the supplied
// ReadWriterCloser.
func Save(rwc io.ReadWriteCloser, doc *Document) error
複製代碼

使用io.ReadWriteCloser接口能夠更通用的描述函數的做用。並且拓展了Save的功能。

當調用者保存到本地磁盤時，接口實現傳入*os.File能夠更明確的標識調用者的意圖。

如何進一步優化呢？

首先，若是Save遵循單一職責原則，那麼它本身沒法讀取文件去驗證內容，校驗將由其餘代碼進行。

// Save writes the contents of doc to the supplied
// WriteCloser.
func Save(wc io.WriteCloser, doc *Document) error
複製代碼

因此咱們能夠縮小傳入接口的方法範圍，只進行寫入和關閉文件。

其次，Save的接口提供了關閉數據流的方法。那麼就要考慮何時使用WC關閉文件：也許Save會無條件的關閉，或者在寫入成功時關閉。

這帶來一個問題：對於Save的調用者來講，也謝寫入成功數據以後，調用者還想繼續追加內容。

// Save writes the contents of doc to the supplied
// Writer.
func Save(w io.Writer, doc *Document) error
複製代碼

一個更好的解決方法是重寫Save，只提供io.Writer，只進行文件的寫入。

進行一系列優化後，Save的做用很明確，能夠保存數據到實現接口io.Writer的地方。這既帶來可拓展性，也減小了歧義：它只用來保存，不進行數據流的關閉以及讀取操做。

7. 錯誤處理

做者在他的博客中已經寫過了錯誤處理：

inspection-errors

constant-error

此處只補充一些博客中不涉及的內容。

7.1 經過消除錯誤，將錯誤處理程序消除

比提示錯誤處理更好的是，不須要進行錯誤處理。（改進代碼以便沒必要進行錯誤處理）

這一部分做者從John Ousterhout的近期的書籍《A philosophy of Software Design》中得到啓發。這本書中有一張叫作「定義不復存在的錯誤」(Define Errors Out of Existence)，這裏會應用到go語言中。

7.1.1 統計行數

讓咱們寫一個同機文件行數的代碼

func CountLines(r io.Reader) (int, error) {
	var (
		br    = bufio.NewReader(r)
		lines int
		err   error
	)

	for {
		_, err = br.ReadString('\n')
		lines++
		if err != nil {
			break
		}
	}

	if err != io.EOF {
		return 0, err
	}
	return lines, nil
}
複製代碼

根據以前的建議，函數的入參使用的是接口io.Reader而不是*File。這個函數的功能是統計io.Reader讀入的內容。

這個函數使用ReadString函數統計是否到結尾，而且累加。可是因爲引入了錯誤處理，看起來有一些奇怪：

_, err = br.ReadString('\n')
		lines++
		if err != nil {
			break
		}
複製代碼

之因此這樣書寫，是由於ReadString函數當遇到結尾時會返回error。

咱們能夠這樣改進：

func CountLines(r io.Reader) (int, error) {
    sc := bufio.NewScanner(r)
    lines := 0
    
    for sc.Scan() {
        lines++
    }
    return lines, sc.Err()
}
複製代碼

改進的版本使用bufio.Scaner替換了bufio.Reader，這替改進了錯誤處理。

若是掃描器檢查到了文本的一行，sc.Scan()返回true，若是檢測不到或遇到其餘錯誤，則返回false。而不是返回error。這簡化了錯誤處理。而且咱們能夠將錯誤放到sc.Err()中進行返回。

7.1.2 http返回值

來看一個處理http返回值得例子：

type Header struct {
	Key, Value string
}

type Status struct {
	Code   int
	Reason string
}

func WriteResponse(w io.Writer, st Status, headers []Header, body io.Reader) error {
	_, err := fmt.Fprintf(w, "HTTP/1.1 %d %s\r\n", st.Code, st.Reason)
	if err != nil {
		return err
	}

	for _, h := range headers {
		_, err := fmt.Fprintf(w, "%s: %s\r\n", h.Key, h.Value)
		if err != nil {
			return err
		}
	}

	if _, err := fmt.Fprint(w, "\r\n"); err != nil {
		return err
	}

	_, err = io.Copy(w, body)
	return err
}
複製代碼

在WriteResponse函數中，有不少的錯誤處理過程，這看起來十分重複繁瑣。來看一個改進方法：

type errWriter struct {
	io.Writer
	err error
}

func (e *errWriter) Write(buf []byte) (int, error) {
	if e.err != nil {
		return 0, e.err
	}
	var n int
	n, e.err = e.Writer.Write(buf)
	return n, nil
}

func WriteResponse(w io.Writer, st Status, headers []Header, body io.Reader) error {
	ew := &errWriter{Writer: w}
	fmt.Fprintf(ew, "HTTP/1.1 %d %s\r\n", st.Code, st.Reason)

	for _, h := range headers {
		fmt.Fprintf(ew, "%s: %s\r\n", h.Key, h.Value)
	}

	fmt.Fprint(ew, "\r\n")
	io.Copy(ew, body)
	return ew.err
}
複製代碼

在上述的改進函數中，咱們定義了一個新的結構errWriter，它包含了io.Writer，而且有本身的Write函數。當須要向response寫入數據時，調用新定義的結構。而新結構中處理了error的狀況，這樣就沒必要每次在WriteResponse中顯示的處理err。

（個人思考是，這樣雖然簡化了err處理，可是這樣增長了讀者的閱讀負擔。並不能說是一種簡化）

7.2 一次只處理一個錯誤

一個錯誤的返回只應該被處理一次，若是想互聯錯誤則能夠不去處理它：

// WriteAll writes the contents of buf to the supplied writer.
func WriteAll(w io.Writer, buf []byte) {
        w.Write(buf)
}
複製代碼

WriteAll的錯咱們就進行了忽略。

若是對一個錯誤進行了屢次處理，是很差的，好比：

func WriteAll(w io.Writer, buf []byte) error {
	_, err := w.Write(buf)
	if err != nil {
		log.Println("unable to write:", err) // annotated error goes to log file
		return err                           // unannotated error returned to caller
	}
	return nil
}
複製代碼

在上述的例子中，當w.Write發生錯誤時，咱們將其計入了log，可是卻仍然把錯誤返回了。能夠想象，在調用WriteAll的函數中，也會進行計入log，而且返回err。這致使不少榮譽的log被計入。它的調用者可能進行以下行爲：

func WriteConfig(w io.Writer, conf *Config) error {
	buf, err := json.Marshal(conf)
	if err != nil {
		log.Printf("could not marshal config: %v", err)
		return err
	}
	if err := WriteAll(w, buf); err != nil {
		log.Println("could not write config: %v", err)
		return err
	}
	return nil
}
複製代碼

若是寫入錯誤，最後日誌中的內容是：

unable to write: io.EOF
could not write config: io.EOF
複製代碼

可是在WriteConfig 的調用中看來，發生了錯誤，可是卻沒有任何上下文信息：

err := WriteConfig(f, &conf)
fmt.Println(err) // io.EOF
複製代碼

7.2.1 爲錯誤增長上下文信息

咱們可使用fmt.Errorf爲錯誤信息增長上下問：

func WriteConfig(w io.Writer, conf *Config) error {
	buf, err := json.Marshal(conf)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("could not marshal config: %v", err)
	}
	if err := WriteAll(w, buf); err != nil {
		return fmt.Errorf("could not write config: %v", err)
	}
	return nil
}

func WriteAll(w io.Writer, buf []byte) error {
	_, err := w.Write(buf)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("write failed: %v", err)
	}
	return nil
}
複製代碼

這樣既不會重複增長log，也能夠保留錯誤的上下文信息。

7.2.2 使用github.com/pkg/errors來包裝錯誤信息

使用fmt.Errorf來註解錯誤信息看起來很好，可是它也有一個缺點，它掩蓋了原始的錯誤信息。做者認爲將錯誤本來的返回對於鬆耦合的項目很重要。這有兩種狀況，錯誤的原始類型纔可有可無：

  1. 判斷是否爲nil
  2. 將錯誤信息寫入log

可是有一些場景你須要保留原始的錯誤信息。這種狀況下你可使用erros包：

func ReadFile(path string) ([]byte, error) {
	f, err := os.Open(path)
	if err != nil {
		return nil, errors.Wrap(err, "open failed")
	}
	defer f.Close()

	buf, err := ioutil.ReadAll(f)
	if err != nil {
		return nil, errors.Wrap(err, "read failed")
	}
	return buf, nil
}

func ReadConfig() ([]byte, error) {
	home := os.Getenv("HOME")
	config, err := ReadFile(filepath.Join(home, ".settings.xml"))
	return config, errors.WithMessage(err, "could not read config")
}

func main() {
	_, err := ReadConfig()
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
		os.Exit(1)
	}
}
複製代碼

這樣錯誤信息會是以下的內容：

could not read config: open failed: open /Users/dfc/.settings.xml: no such file or directory
複製代碼

並且能夠保留錯誤的原始類型：

func main() {
	_, err := ReadConfig()
	if err != nil {
		fmt.Printf("original error: %T %v\n", errors.Cause(err), errors.Cause(err))
		fmt.Printf("stack trace:\n%+v\n", err)
		os.Exit(1)
	}
}
複製代碼

能夠獲得以下信息：

original error: *os.PathError open /Users/dfc/.settings.xml: no such file or directory
stack trace:
open /Users/dfc/.settings.xml: no such file or directory
open failed
main.ReadFile
        /Users/dfc/devel/practical-go/src/errors/readfile2.go:16
main.ReadConfig
        /Users/dfc/devel/practical-go/src/errors/readfile2.go:29
main.main
        /Users/dfc/devel/practical-go/src/errors/readfile2.go:35
runtime.main
        /Users/dfc/go/src/runtime/proc.go:201
runtime.goexit
        /Users/dfc/go/src/runtime/asm_amd64.s:1333
could not read config
複製代碼

使用errrors包既能夠知足閱讀者的需求，封裝錯誤信息的上下文，又能夠知足程序判斷error原始類型的需求。

8. 併發

不少項選擇go語言是由於它的併發特性。go團隊不遺餘力讓併發實現更加低成本。可是使用go的併發也存在一些陷阱，下面介紹如何避開這些陷阱。

8.1 避免異常阻塞

這個程序看起來有什麼問題：

package main

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

func main() {
	http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		fmt.Fprintln(w, "Hello, GopherCon SG")
	})
	go func() {
		if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
			log.Fatal(err)
		}
	}()

	for {
	}
}
複製代碼

這個一個簡單的實現http 服務的程序，可是它也作了一些其餘的事情：它在結尾的地方for死循環，這浪費了cpu，並且for內沒有使用管道等通訊機制，它將main處於阻塞狀態。沒法正常退出。

由於go runtime是協程方式調度，這個程序將會在單個cpu上無效的運行，而且可能最終致使運行鎖（兩個程序互相響應彼此，一直無效運行）。

如何修復這個問題，是如下這樣嗎：

package main

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

func main() {
	http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		fmt.Fprintln(w, "Hello, GopherCon SG")
	})
	go func() {
		if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
			log.Fatal(err)
		}
	}()

	for {
		runtime.Gosched()
	}
}
複製代碼

這看起來也有一些愚蠢，這表明沒有真正理解問題的所在。

（Goshed()是指讓出cpu時間片，讓其餘goroutine運行）

若是你對go有必定的編碼經驗，你可能會寫出這樣的程序：

package main

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

func main() {
	http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		fmt.Fprintln(w, "Hello, GopherCon SG")
	})
	go func() {
		if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
			log.Fatal(err)
		}
	}()

	select {}
}
複製代碼

使用select避免了浪費cpu，可是並無解決根本問題。

解決的方法是不要在協程中運行http.ListenAndServe()，而是在main.main goroutine中運行。

package main

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

func main() {
	http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		fmt.Fprintln(w, "Hello, GopherCon SG")
	})
	if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}
複製代碼

在http.ListenAndServer中有實現了阻塞。做者提到許多的go程序員過分使用了go併發，適度纔是關鍵。

這裏插入一下本身的理解：

通常在程序的退出處理上，要進行阻塞，並監聽相關信號（錯誤信息，退出消息，信號：sigkill/sigterm），通常select和channel 來配合使用。這裏http.ListenAndServe本身實現了select的阻塞，因此沒必要再本身實現一套。

8.2 讓調用者去控制併發

這兩個API有什麼區別：

// ListDirectory returns the contents of dir.
func ListDirectory(dir string) ([]string, error)
複製代碼
// ListDirectory returns a channel over which
// directory entries will be published. When the list
// of entries is exhausted, the channel will be closed.
func ListDirectory(dir string) chan string
複製代碼

首先，第一個API將全部的內容獲取出，放到一個slice中返回，這是一個同步調用的接口，直到列出全部的內容，才返回。有可能耗費內存，或者花費大量的時間。

第二個API更具有go風格，它是一個異步接口。啓動一個goroutine後，返回一個channel。後臺goroutine會將目錄內容寫到channel中。若是channel關閉，證實內容寫完了。

第二個channel版本的API有兩個問題：

  1. 調用者沒法區分出錯的場景和空內容的場景，在調用者看來，就是channel關閉了。
  2. 即便調用者提早獲取到了須要的內容，也沒法提早結束從channel中讀取，直到channel關閉。這個方法對目錄內容多，佔用內存的場景更好，可是這並不比直接返回slice更快。

有一個更更好的解放方法是使用回調函數：

func ListDirectory(dir string, fn func(string))
複製代碼

這就是filepath.WalkDir的實現方法。

8.3 當goroutine將要中止時，不要啓動它

這裏給出監聽兩個不一樣端口的http服務的例子：8080是應用的端口，8001是請求性能分析/debug/pprof的端口。

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
	_ "net/http/pprof"
)

func main() {
	mux := http.NewServeMux()
	mux.HandleFunc("/", func(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
		fmt.Fprintln(resp, "Hello, QCon!")
	})
	go http.ListenAndServe("127.0.0.1:8001", http.DefaultServeMux) // debug
	http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", mux)                       // app traffic
}
複製代碼

看起來不復雜的例子，可是隨着應用規模的增加，會暴露一些問題，如今咱們試着去解決：

func serveApp() {
	mux := http.NewServeMux()
	mux.HandleFunc("/", func(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
		fmt.Fprintln(resp, "Hello, QCon!")
	})
	http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", mux)
}

func serveDebug() {
	http.ListenAndServe("127.0.0.1:8001", http.DefaultServeMux)
}

func main() {
	go serveDebug()
	serveApp()
}
複製代碼

經過將serveApp與serveDebug的邏輯實如今本身的函數內，他們得以與main.main解耦。咱們也遵循了上面的建議，將併發性交給調用者去作，好比go serveDebug()。

可是上面的改進程序也存在必定的問題。若是serveApp異常出錯返回，那麼main.main也將返回，致使程序退出。並被其餘託管程序重啓（好比supervisor）

提示：就像將併發調用交給調用者同樣，程序自己的狀態監控和重啓，應該交給外部程序來作。

然而，serveDebug處在一個獨立的goroutine，當它有錯誤返回時，並不影響其餘的goroutine運行。這時調用者發現/debug處理程序沒法工做了，也會很困惑。

咱們須要確保任何一個相當重要的goroutine若是異常退出了，那麼整個程序也應該退出。

func serveApp() {
	mux := http.NewServeMux()
	mux.HandleFunc("/", func(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
		fmt.Fprintln(resp, "Hello, QCon!")
	})
	if err := http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", mux); err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}

func serveDebug() {
	if err := http.ListenAndServe("127.0.0.1:8001", http.DefaultServeMux); err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}

func main() {
	go serveDebug()
	go serveApp()
	select {}
}
複製代碼

上面的程序中，serverApp和serveDebug都在http服務異常時，獲取error並寫log。在主函數中，使用select進行阻塞。這存在幾個問題：

  1. 若是ListenAndServer返回nil，那麼log.Fatal不會處理異常。這時可能端口已經關閉了，可是main沒法感知。
  2. log.Fatal調用了os.Exit，os.Exit會無條件的結束程序，defers語句不會被執行，其餘的goroutine也沒法被通知到應該關閉。這個程序直接退出了，也不便於寫單元測試。

提示：只應該在main.main或者init函數中使用log.Fatal

咱們應該作什麼來保證各個goroutine安全退出，而且作好退出的清理工做呢？

func serveApp() error {
	mux := http.NewServeMux()
	mux.HandleFunc("/", func(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
		fmt.Fprintln(resp, "Hello, QCon!")
	})
	return http.ListenAndServe("0.0.0.0:8080", mux)
}

func serveDebug() error {
	return http.ListenAndServe("127.0.0.1:8001", http.DefaultServeMux)
}

func main() {
	done := make(chan error, 2)
	go func() {
		done <- serveDebug()
	}()
	go func() {
		done <- serveApp()
	}()

	for i := 0; i < cap(done); i++ {
		if err := <-done; err != nil {
			fmt.Println("error: %v", err)
		}
	}
}
複製代碼

咱們可使用一個channel來收集返回的error信息，channel的容量和goroutine相同，例子中是2，在main函數中，經過阻塞的等待channel讀取，來確保goroutine退出時，main函數能夠感知到。

因爲沒有安全的關閉channel，咱們不使用```for range````語句去便利channel，而是使用channel的容量做爲讀取的邊界條件。

如今咱們有了獲取goroutine錯誤信息的機制。咱們須要的還有從一個goroutine獲取信號，並轉發給其餘的goroutine的機制。

下面的例子中，咱們增長了一個輔助函數serve，它實現了http.ListenAndServe的啓動http服務的功能，而且增長了一個stop管道，以便接受結束消息。

func serve(addr string, handler http.Handler, stop <-chan struct{}) error {
	s := http.Server{
		Addr:    addr,
		Handler: handler,
	}

	go func() {
		<-stop // wait for stop signal
		s.Shutdown(context.Background())
	}()

	return s.ListenAndServe()
}

func serveApp(stop <-chan struct{}) error {
	mux := http.NewServeMux()
	mux.HandleFunc("/", func(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
		fmt.Fprintln(resp, "Hello, QCon!")
	})
	return serve("0.0.0.0:8080", mux, stop)
}

func serveDebug(stop <-chan struct{}) error {
	return serve("127.0.0.1:8001", http.DefaultServeMux, stop)
}

func main() {
	done := make(chan error, 2)
	stop := make(chan struct{})
	go func() {
		done <- serveDebug(stop)
	}()
	go func() {
		done <- serveApp(stop)
	}()

	var stopped bool
	for i := 0; i < cap(done); i++ {
		if err := <-done; err != nil {
			fmt.Println("error: %v", err)
		}
		if !stopped {
			stopped = true
			close(stop)
		}
	}
}

複製代碼

上面的例子，咱們每次啓動goroutine會獲得一個donechannel，當從done讀物到錯誤信息時，close stop channel，會使得其餘goroutine 正常退出。如此，就能夠實現main函數正常的退出。

提示，本身寫這種處理退出的邏輯會顯得重複和微妙。開源代碼有實現相似的事情：https://github.com/heptio/workgroup，能夠參考

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