Golang 学习（一）基础知识

CDSN之父2024-02-06 23:38
面向对象

  • Golang 也支持面向对象编程(OOP)，但是和传统的面向对象编程有区别，并不是纯粹的面向对象语言。

  • Golang 没有类(class)，Go 语言的结构体(struct)和其它编程语言的类(class)有同等的地位，Golang 是基于 struct 来实现 OOP 特性的，去掉了传统 OOP 语言的继承、方法重载、构造函数和析构函数、隐藏的 this 指针等等

  • Golang 仍然有面向对象编程的继承，封装和多态的特性，只是实现的方式和其它 OOP 语言不一样，比如继承 ：Golang 没有 extends 关键字，继承是通过匿名字段来实现。

  • Golang 面向对象(OOP)很优雅，OOP 本身就是语言类型系统(type system)的一部分，通过接口(interface)关联，耦合性低，也非常灵活。

一、基础知识

数据类型
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## golang字符类型
字符类型的本质是一个整数，占8个字节（Go 的字符串是由字节组成的，根据utf-8编码）
字符型 存储到 计算机中，需要将字符对应的码值（整数）找出来
存储：字符--->对应码值---->二进制-->存储
读取：二进制----> 码值 ----> 字符 --> 读取
字符和码值的对应关系是通过字符编码表决定的(是规定好)
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## golang字符串类型
两种表现形式：
(1) 双引号, 会识别转义字符
(2) 反引号，以字符串的原生形式输出，包括换行和特殊字符，可以实现防止攻击、输出源代码等效果

溢出问题

	a := int8(127)
	b := int8(1)
	fmt.Println(a + b) // 输出-128，不会报错
	
	a := uint8(255)
	b := uint8(1)
	fmt.Println(a + b) //输出0，不会报错

rune 类型：相当int32，由于golang中的字符串底层实现是通过byte数组的，中文字符在unicode下占2个字节，在utf-8编码下占3个字节

  • byte 等同于int8，常用来处理ascii字符
  • rune 等同于int32,常用来处理unicode或utf-8字符
数组和切片

数组：

  • 数组的地址可以通过数组名来获取 &intArr
  • 数组的第一个元素的地址，就是数组的首地址
  • 数组的各个元素的地址间隔是依据数组的类型决定，比如 int64 -> 8 int32->4...

切片：

slice 底层数据结构是由一个 array 指针指向底层数组，len 表示切片长度，cap 表示切片容量

当扩容时：

  • 假如 slice 容量够用，则追加新元素进去，slice.len++，返回原来的 slice。
  • 当原容量不够，则 slice 先扩容，扩容之后 slice 得到新的 slice，将元素追加进新的 slice，slice.len++，返回新的 slice。
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扩容规则：
	当切片比较小时（容量小于 1024），则采用较大的扩容倍速进行扩容（新的扩容会是原来的 2 倍），避免频繁扩容，从而减少内存分配的次数和数据拷贝的代价。当切片较大的时（原来的 slice 的容量大于或者等于 1024），采用较小的扩容倍速（新的扩容将扩大大于或者等于原来 1.25 倍），主要避免空间浪费

和切片的区别：

  • 1）数组是定长，访问和复制不能超过数组定义的长度，否则就会下标越界，切片长度和容量可以自动扩容
  • 2）数组是值类型，切片是引用类型，每个切片都引用了一个底层数组，切片本身不能存储任何数据，都是这底层数组存储数据，所以修改切片的时候修改的是底层数组中的数据。切片一旦扩容，指向一个新的底层数组，内存地址也就随之改变
Channel

go中的channel是一个队列，遵循先进先出的原则，负责协程之间的通信，channel 是 goroutine 之间数据通信桥梁，而且是线程安全的，写入，读出数据都会加锁。

三种类型：只读 channel、只写 channel（意义在于在参数传递时候指明管道可读还是可写，即使当前管道是可读写的）、可读可写 channel

channel 中只能存放指定的数据类型
channle 的数据放满后，就不能再放入了
在没有使用协程的情况下，如果 channel 数据取完了，再取，就会报 dead lock
goroutine 中使用 recover，解决协程中出现 panic，导致程序崩溃问题

应用场景：

  • 停止信号监听
  • 定时任务
  • 生产方和消费方解耦
  • 控制并发数

底层原理：

有缓冲的channel使用ring buffer（环形缓冲区）来缓存写入的数据，本质是循环数组（为啥用循环数组？普通数组容量固定、更适合指定的空间，且弹出元素时，元素需要全部前移）

流程：

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## 写数据
如果channel的读等队列存在接受者goroutine
将数据直接发送给第一个等待的goroutine,唤醒接收的goroutine
如果channel的读等队列不存在接受者goroutine
    如果循环数组的buf未满，那么将数据发送到循环数组的队尾
    如果循环数组的buf已满，将当前的goroutine加入写等待对列，并挂起等待唤醒接收
## 读数据
如果channel的写等待队列存在发送者goroutine
    如果是无缓冲channel，直接从第一个发送者goroutine那里把数据拷贝给接收变量，唤醒发送的gorontine
    如果是有缓冲channel(已满),将循环数组buf的队首元素拷贝给接受变量，将第一个发送者goroutine的数据拷贝到循环数组队尾，唤醒发送端goroutine

如果channel的写等待队列不存在发送者goroutine
    如果循环数组buf非空，将循环数据buf的队首元素拷贝给接受变量
    如果循环数组buf为空，这个时候就会走阻塞接收的流程，将当前goroutine加入读等队列，并挂起等待唤醒
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## 相比较共享内存
    共享内存访问需要加锁，若持锁失败，要么忙等重试，要么待会儿再来。
    降低耦合：channel以消息传递通信，消息发出后就不用管了，除非它希望得到回馈，完全异步。
Map

原理：底层使用 hash table，每个 map 的底层结构是 hmap，是有若干个结构为 bmap（链表） 的 bucket 组成的数组。用链表来解决冲突 ，出现冲突时，不是每一个 key 都申请一个结构通过链表串起来，而是以 bmap 为最小粒度挂载，一个 bmap 可以放 8 个 kv。在哈希函数的选择上，会在程序启动时，检测 cpu 是否支持 aes，如果支持，则使用 aes hash，否则使用 memhash。

key 可以是很多种类型，比如 bool, 数字，string, 指针, channel ,，接口, 结构体, 数组，slice， map 还有 function 不可以，因为这几个没法用 == 来判断

声明是不会分配内存的，初始化需要 make ，分配内存后才能赋值和使用

map对象不是线程安全的，并发读写的时候运行时会有检查，遇到并发问题就会导致panic

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## 内存回收
1. go 底层map 是由若干个bmap（桶）构成的，桶只会扩容，不会缩容 ，所以 map中占用的内存不会被释放
以上只针对值类型的数据结构 例如：基本类型 int string slice struct 等
2. 如果key为 指针变量 删除后这个指针变量内存不会释放，但是这个指针指向的对象，引用计数会 -1 如果引用计数为0 在gc的时候就会被释放！

## 元素有序性
map 因扩张⽽重新哈希时，各键值项存储位置都可能会发生改变，顺序自然也没法保证了，所以官方避免大家依赖顺序，直接打乱处理，每次遍历，得到的输出 可能不一样。
for range map 在开始处理循环逻辑的时候，就做了随机播种（要想有序遍历，可以先将 key 进行排序，然后根据 key 值遍历）

## 线程安全
map对象不是线程安全的，并发读写的时候运行时会有检查，遇到并发问题就会导致panic
解决方法：使用sync.Map、使用读写锁
结构体
go 复制代码 
type Person struct {
	Name string `json:name-field`
	Age int
}
  • 结构体指针访问字段的标准方式应该是：(*结构体指针).字段名 ，但 go 做了一个简化，也支持 结构体指针.字段名, 更加符合程序员使用的习惯，go 编译器底层 对 person.Name 做了转化 (*person).Name。
  • 结构体的所有字段在内存中是连续的
  • 结构体进行 type 重新定义(相当于取别名)，Golang 认为是新的数据类型，但是相互间可以强转（和其它类型进行转换时需要有完全相同的字段(名字、个数和类型）
  • struct 的每个字段上，可以写上一个 tag, 该 tag 可以通过反射机制获取，常见的使用场景就是序
    列化和反序列化。
函数与方法
go 复制代码 
//函数
func getArea(R int) float64 {
	return math.Pi * math.Pow(R, 2)
}
//方法
func (c Circle)getArea() float64 {
	return math.Pi * math.Pow(c.R, 2)
}

方法的调用和传参机制和函数基本一样，不一样的地方是方法调用时，会将调用方法的变量，当做实参也传递给方法，体现了封装性。函数则是无状态的代码块。

Go 的函数参数传递都是值传递：调用函数时将实际参数复制一份传递到函数中，这样在函数中如果对参数进行修改，将不会影响到实际参数。

对象
make和new

1）作用变量类型不同，new给string,int和数组分配内存，make给切片，map，channel分配内存；2）返回类型不一样，new返回指向变量的指针，make返回变量本身；3）new 分配的空间被清零。make 分配空间后，会进行初始化；

继承
go 复制代码 
type Person struct {
	id int
	name string
	age  int
}

type Student struct {
	Person
	id int
	score     int
	className string
}
  1. 使用匿名属性，来实现继承：即将父类作为子类的匿名属性
  2. 如果父类和子类中有重复字段，则优先使用子类自身的属性
  3. 方法的重写（方法名，参数，返回值类型都必须一样）此时调用方法绑定的对象不在时父类而是子类本身
接口
  1. 空接口
go 复制代码 
// fmt包中的方法 Println底层
func Println(a ...interface{}) (n int, err error) {
	return Fprintln(os.Stdout, a...)
}
// 接纳任意对象
var i interface{} = 45
i=[...]int{1,2,3}

可以接纳任意对象，类似java中的Object

  1. 接口

可以定义一些通用的方法，将被继承和实现的接口以匿名属性传入即可，但不必将所有的方法都实现

go 复制代码 
type annimal interface {
	eat()
	sleep()
	run()
}
type cat interface {
	annimal
	Climb()
}
  1. 多态

可以在调用方法时会因传入对象的不同而得到不同的效果

go 复制代码 
// 使用 对象.(指定的类型) 判断改对象是否时指定的类型
if data,ok :=v.(cat);ok{
			data.eat()
			fmt.Println("this is HelloKitty : ")
		}

实现接口中的方法可以通过指针和结构体绑定

go 复制代码 
type animal interface {
	eat()
}
type Dog struct {
	Name string
	Age  int
}
//func (d Dog) eat() { 结构体绑定
//}
func (d *Dog) eat() { 指针绑定
}

func main() {
	var a animal
	dPoint := &Dog{
		Name: "susan",
		Age:  12,
	}
	dStruct := Dog{
		Name: "susan",
		Age:  12,
	}
	a = dPoint
	// 使用指针接收者实现接口不能存结构体类型变量
	// a = dStruct
}

区别：使用值接受者实现接口，结构体类型和结构体指针类型的变量都能存，指针接收者实现接口只能存指针类型的变量

异常
  1. 编译时异常：在编译时抛出的异常，编译不通过，语法使用错误，符号填写错误等等。。。
  2. 运行时异常：在程序运行时抛出的异常，这个才是我们将要说的，程序运行时，有很多状况发生，例如：让用户输入一个数字，可用户偏偏输入一个字符串，导致的异常，数组的下标越界，空指针等等。。。。

编译时异常很容易找到，而运行时异常不容易提前发现，通过if err != nil判断，但是依然会漏掉很多异常，因此我们需要在运行过程中动态的捕获异常

defer和recover

defer ：延时执行，即在方法执行结束（出现异常而结束或正常结束）时执行
recover ：恢复的意思，如果是异常结束程序不会中断，返回异常信息，可以根据异常来做出相应的处理

recover必须放在defer的函数中才能生效

go 复制代码 
func test(a int, b int) int {
	defer func() {
		err := recover()
		fmt.Println("err:",err)
	}()
	a = b / a
	return a
}
func main() {
	i := test(0, 1)
	fmt.Println("====main方法正常结束！！====",i)
}

//结果：
err: runtime error: integer divide by zero
====main方法正常结束！！==== 0
手动抛出异常------panic

有些异常是不应该恢复的，应该抛出异常，可以让这个异常一层层的返回给调用方的程序，使其不能继续执行，从而起到保护后面业务的目的

go 复制代码 
func test(a int) int {
	i:=100 - a
	if i<0{
		panic(errors.New("账户金额不足！！！！"))
	}
	fmt.Println("=======账户扣款=====")
	return i
}
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