Golang 再深入 II

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Golang 新手可能会踩的 50 个坑 下

在多行 array、slice、map 语句中缺少 , 号

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func main() {
    x := []int {
        1,
        2    // syntax error: unexpected newline, expecting comma or }
    }
    y := []int{1,2,}
    z := []int{1,2}
    // ...
}

声明语句中 } 折叠到单行后，尾部的 , 不是必需的。

log.Fatal 和 log.Panic 不只是 log

log 标准库提供了不同的日志记录等级，与其他语言的日志库不同，Go 的 log 包在调用 Fatal*()、Panic*() 时能做更多日志外的事，如中断程序的执行等：

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func main() {
    log.Fatal("Fatal level log: log entry")        // 输出信息后，程序终止执行
    log.Println("Nomal level log: log entry")
}

对内建数据结构的操作并不是同步的

尽管 Go 本身有大量的特性来支持并发，但并不保证并发的数据安全，用户需自己保证变量等数据以原子操作更新。

goroutine 和 channel 是进行原子操作的好方法，或使用 "sync" 包中的锁。

range 迭代 string 得到的值

range 得到的索引是字符值（Unicode point / rune）第一个字节的位置，与其他编程语言不同，这个索引并不直接是字符在字符串中的位置。

注意一个字符可能占多个 rune，比如法文单词 café 中的 é。操作特殊字符可使用norm 包。

for range 迭代会尝试将 string 翻译为 UTF8 文本，对任何无效的码点都直接使用 0XFFFD rune（�）UNicode 替代字符来表示。如果 string 中有任何非 UTF8 的数据，应将 string 保存为 byte slice 再进行操作。

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func main() {
    data := "A\xfe\x02\xff\x04"
    for _, v := range data {
        fmt.Printf("%#x ", v)    // 0x41 0xfffd 0x2 0xfffd 0x4    // 错误
    }

    for _, v := range []byte(data) {
        fmt.Printf("%#x ", v)    // 0x41 0xfe 0x2 0xff 0x4    // 正确
    }
}

range 迭代 map

如果你希望以特定的顺序（如按 key 排序）来迭代 map，要注意每次迭代都可能产生不一样的结果。

Go 的运行时是有意打乱迭代顺序的，所以你得到的迭代结果可能不一致。但也并不总会打乱，得到连续相同的 5 个迭代结果也是可能的，如：

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func main() {
    m := map[string]int{"one": 1, "two": 2, "three": 3, "four": 4}
    for k, v := range m {
        fmt.Println(k, v)
    }
}

如果你去 Go Playground 重复运行上边的代码，输出是不会变的，只有你更新代码它才会重新编译。重新编译后迭代顺序是被打乱的：

switch 中的 fallthrough 语句

switch 语句中的 case 代码块会默认带上 break，但可以使用 fallthrough 来强制执行下一个 case 代码块。

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func main() {
    isSpace := func(char byte) bool {
        switch char {
        case ' ':    // 空格符会直接 break，返回 false // 和其他语言不一样
        // fallthrough    // 返回 true
        case '\t':
            return true
        }
        return false
    }
    fmt.Println(isSpace('\t'))    // true
    fmt.Println(isSpace(' '))     // false
}

不过你可以在 case 代码块末尾使用 fallthrough，强制执行下一个 case 代码块。

也可以改写 case 为多条件判断：

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func main() {
    isSpace := func(char byte) bool {
        switch char {
        case ' ', '\t':
            return true
        }
        return false
    }
    fmt.Println(isSpace('\t'))    // true
    fmt.Println(isSpace(' '))     // true
}

自增和自减运算

很多编程语言都自带前置后置的 ++、-- 运算。但 Go 特立独行，去掉了前置操作，同时 ++、— 只作为运算符而非表达式。

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// 错误示例
func main() {
    data := []int{1, 2, 3}
    i := 0
    ++i            // syntax error: unexpected ++, expecting }
    fmt.Println(data[i++])    // syntax error: unexpected ++, expecting :
}

// 正确示例
func main() {
    data := []int{1, 2, 3}
    i := 0
    i++
    fmt.Println(data[i])    // 2
}

按位取反

很多编程语言使用 ~ 作为一元按位取反（NOT）操作符，Go 重用 ^ XOR 操作符来按位取反：

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// 错误的取反操作
func main() {
    fmt.Println(~2)        // bitwise complement operator is ^
}

// 正确示例
func main() {
    var d uint8 = 2
    fmt.Printf("%08b\n", d)     // 00000010
    fmt.Printf("%08b\n", ^d)    // 11111101
}

同时 ^ 也是按位异或（XOR）操作符。

一个操作符能重用两次，是因为一元的 NOT 操作 NOT 0x02，与二元的 XOR 操作 0x22 XOR 0xff 是一致的。

运算符的优先级

除了位清除（bit clear）操作符，Go 也有很多和其他语言一样的位操作符，但优先级另当别论。

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func main() {
    fmt.Printf("0x2 & 0x2 + 0x4 -> %#x\n", 0x2&0x2+0x4)    // & 优先 +
    //prints: 0x2 & 0x2 + 0x4 -> 0x6
    //Go:    (0x2 & 0x2) + 0x4
    //C++:    0x2 & (0x2 + 0x4) -> 0x2

    fmt.Printf("0x2 + 0x2 << 0x1 -> %#x\n", 0x2+0x2<<0x1)    // << 优先 +
    //prints: 0x2 + 0x2 << 0x1 -> 0x6
    //Go:     0x2 + (0x2 << 0x1)
    //C++:   (0x2 + 0x2) << 0x1 -> 0x8

    fmt.Printf("0xf | 0x2 ^ 0x2 -> %#x\n", 0xf|0x2^0x2)    // | 优先 ^
    //prints: 0xf | 0x2 ^ 0x2 -> 0xd
    //Go:    (0xf | 0x2) ^ 0x2
    //C++:    0xf | (0x2 ^ 0x2) -> 0xf
}
  • 优先级列表
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Precedence    Operator
    5             *  /  %  <<  >>  &  &^
    4             +  -  |  ^
    3             ==  !=  <  <=  >  >=
    2             &&
    1             ||

不导出的 struct 字段无法被 encode

以小写字母开头的字段成员是无法被外部直接访问的，所以 struct 在进行 json、xml、gob 等格式的 encode 操作时，这些私有字段会被忽略，导出时得到零值：

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func main() {
    in := MyData{1, "two"}
    fmt.Printf("%#v\n", in)    // main.MyData{One:1, two:"two"}

    encoded, _ := json.Marshal(in)
    fmt.Println(string(encoded))    // {"One":1}    // 私有字段 two 被忽略了

    var out MyData
    json.Unmarshal(encoded, &out)
    fmt.Printf("%#v\n", out)     // main.MyData{One:1, two:""}
}

程序退出时还有 goroutine 在执行

程序默认不等所有 goroutine 都执行完才退出，这点需要特别注意：

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// 主程序会直接退出
func main() {
    workerCount := 2
    for i := 0; i < workerCount; i++ {
        go doIt(i)
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("all done!")
}

func doIt(workerID int) {
    fmt.Printf("[%v] is running\n", workerID)
    time.Sleep(3 * time.Second)        // 模拟 goroutine 正在执行
    fmt.Printf("[%v] is done\n", workerID)
}

常用解决办法：使用 "WaitGroup" 变量，它会让主程序等待所有 goroutine 执行完毕再退出。

如果你的 goroutine 要做消息的循环处理等耗时操作，可以向它们发送一条 kill 消息来关闭它们。或直接关闭一个它们都等待接收数据的 channel：

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// 等待所有 goroutine 执行完毕
// 使用传址方式为 WaitGroup 变量传参
// 使用 channel 关闭 goroutine

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    done := make(chan struct{})
    ch := make(chan interface{})

    workerCount := 2
    for i := 0; i < workerCount; i++ {
        wg.Add(1)
        go doIt(i, ch, done, &wg)    // wg 传指针，doIt() 内部会改变 wg 的值
    }

    for i := 0; i < workerCount; i++ {    // 向 ch 中发送数据，关闭 goroutine
        ch <- i
    }

    close(done)
    wg.Wait()
    close(ch)
    fmt.Println("all done!")
}

func doIt(workerID int, ch <-chan interface{}, done <-chan struct{}, wg *sync.WaitGroup) {
    fmt.Printf("[%v] is running\n", workerID)
    defer wg.Done()
    for {
        select {
        case m := <-ch:
            fmt.Printf("[%v] m => %v\n", workerID, m)
        case <-done:
            fmt.Printf("[%v] is done\n", workerID)
            return
        }
    }
}

向无缓冲的 channel 发送数据，只要 receiver 准备好了就会立刻返回

只有在数据被 receiver 处理时，sender 才会阻塞。因运行环境而异，在 sender 发送完数据后，receiver 的 goroutine 可能没有足够的时间处理下一个数据。如：

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func main() {
    ch := make(chan string)

    go func() {
        for m := range ch {
            fmt.Println("Processed:", m)
            time.Sleep(1 * time.Second)    // 模拟需要长时间运行的操作
        }
    }()

    ch <- "cmd.1"
    ch <- "cmd.2" // 不会被接收处理
}

向已关闭的 channel 发送数据会造成 panic

从已关闭的 channel 接收数据是安全的：

接收状态值 ok 是 false 时表明 channel 中已没有数据可以接收了。类似的，从有缓冲的 channel 中接收数据，缓存的数据获取完再没有数据可取时，状态值也是 false

向已关闭的 channel 中发送数据会造成 panic：

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func main() {
    ch := make(chan int)
    for i := 0; i < 3; i++ {
        go func(idx int) {
            ch <- idx
        }(i)
    }

    fmt.Println(<-ch)           // 输出第一个发送的值
    close(ch)                   // 不能关闭，还有其他的 sender
    time.Sleep(2 * time.Second) // 模拟做其他的操作
}

针对上边有 bug 的这个例子，可使用一个废弃 channel done 来告诉剩余的 goroutine 无需再向 ch 发送数据。此时 <- done 的结果是 {}：

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func main() {
    ch := make(chan int)
    done := make(chan struct{})

    for i := 0; i < 3; i++ {
        go func(idx int) {
            select {
            case ch <- (idx + 1) * 2:
                fmt.Println(idx, "Send result")
            case <-done:
                fmt.Println(idx, "Exiting")
            }
        }(i)
    }

    fmt.Println("Result: ", <-ch)
    close(done)
    time.Sleep(3 * time.Second)
}

使用了值为 nil 的 channel

在一个值为 nil 的 channel 上发送和接收数据将永久阻塞：

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func main() {
    var ch chan int // 未初始化，值为 nil
    for i := 0; i < 3; i++ {
        go func(i int) {
            ch <- i
        }(i)
    }

    fmt.Println("Result: ", <-ch)
    time.Sleep(2 * time.Second)
}

runtime 死锁错误：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
goroutine 1 [chan receive (nil chan)]

利用这个死锁的特性，可以用在 select 中动态的打开和关闭 case 语句块：

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func main() {
    inCh := make(chan int)
    outCh := make(chan int)

    go func() {
        var in <-chan int = inCh
        var out chan<- int
        var val int

        for {
            select {
            case out <- val:
                println("--------")
                out = nil
                in = inCh
            case val = <-in:
                println("++++++++++")
                out = outCh
                in = nil
            }
        }
    }()

    go func() {
        for r := range outCh {
            fmt.Println("Result: ", r)
        }
    }()

    time.Sleep(0)
    inCh <- 1
    inCh <- 2
    time.Sleep(3 * time.Second)
}

若函数 receiver 传参是传值方式，则无法修改参数的原有值

方法 receiver 的参数与一般函数的参数类似：如果声明为值，那方法体得到的是一份参数的值拷贝，此时对参数的任何修改都不会对原有值产生影响。

除非 receiver 参数是 map 或 slice 类型的变量，并且是以指针方式更新 map 中的字段、slice 中的元素的，才会更新原有值:

struct、array、slice 和 map 的值比较

可以使用相等运算符 == 来比较结构体变量，前提是两个结构体的成员都是可比较的类型：

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type data struct {
    num     int
    fp      float32
    complex complex64
    str     string
    char    rune
    yes     bool
    events  <-chan string
    handler interface{}
    ref     *byte
    raw     [10]byte
}

func main() {
    v1 := data{}
    v2 := data{}
    fmt.Println("v1 == v2: ", v1 == v2)    // true
}

如果两个结构体中有任意成员是不可比较的，将会造成编译错误。注意数组成员只有在数组元素可比较时候才可比较。

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type data struct {
    num    int
    checks [10]func() bool    // 无法比较
    doIt   func() bool        // 无法比较
    m      map[string]string  // 无法比较
    bytes  []byte             // 无法比较
}

func main() {
    v1 := data{}
    v2 := data{}

    fmt.Println("v1 == v2: ", v1 == v2)
}

invalid operation: v1 == v2 (struct containing [10]func() bool cannot be compared)

Go 提供了一些库函数来比较那些无法使用 == 比较的变量，比如使用 "reflect" 包的 DeepEqual() ：

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// 比较相等运算符无法比较的元素
func main() {
    v1 := data{}
    v2 := data{}
    fmt.Println("v1 == v2: ", reflect.DeepEqual(v1, v2))    // true

    m1 := map[string]string{"one": "a", "two": "b"}
    m2 := map[string]string{"two": "b", "one": "a"}
    fmt.Println("v1 == v2: ", reflect.DeepEqual(m1, m2))    // true

    s1 := []int{1, 2, 3}
    s2 := []int{1, 2, 3}
       // 注意两个 slice 相等，值和顺序必须一致
    fmt.Println("v1 == v2: ", reflect.DeepEqual(s1, s2))    // true
}
  • 注意: DeepEqual() 并不总适合于比较 slice
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func main() {
    var str = "one"
    var in interface{} = "one"
    fmt.Println("str == in: ", reflect.DeepEqual(str, in))    // true

    v1 := []string{"one", "two"}
    v2 := []string{"two", "one"}
    fmt.Println("v1 == v2: ", reflect.DeepEqual(v1, v2))     // false

    data := map[string]interface{}{
        "code":  200,
        "value": []string{"one", "two"},
    }
    encoded, _ := json.Marshal(data)
    var decoded map[string]interface{}
    json.Unmarshal(encoded, &decoded)
    fmt.Println("data == decoded: ", reflect.DeepEqual(data, decoded))    // false
}

reflect.DeepEqual() 认为空 slice 与 nil slice 并不相等，但注意 byte.Equal() 会认为二者相等：

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func main() {
    var b1 []byte = nil
    b2 := []byte{}

    // b1 与 b2 长度相等、有相同的字节序
    // nil 与 slice 在字节上是相同的
    fmt.Println("b1 == b2: ", bytes.Equal(b1, b2))    // true
}

从 panic 中恢复

在一个 defer 延迟执行的函数中调用 recover() ，它便能捕捉 / 中断 panic

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// 错误的 recover 调用示例
func main() {
    recover()         // 什么都不会捕捉
    panic("not good") // 发生 panic，主程序退出
    recover()         // 不会被执行
    println("ok")
}

// 正确的 recover 调用示例
func main() {
    defer func() {
        fmt.Println("recovered: ", recover())
    }()
    panic("not good")
}

从上边可以看出，recover() 仅在 defer 执行的函数中调用才会生效。

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// 错误的调用示例
func main() {
    defer func() {
        doRecover()
    }()
    panic("not good")
}

func doRecover() {
    fmt.Println("recobered: ", recover())
}

recobered: panic: not good

在 range 迭代 slice、array、map 时通过更新引用来更新元素

在 range 迭代中，得到的值其实是元素的一份值拷贝，更新拷贝并不会更改原来的元素，即是拷贝的地址并不是原有元素的地址：

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func main() {
    data := []int{1, 2, 3}
    for _, v := range data {
        v *= 10        // data 中原有元素是不会被修改的
    }
    fmt.Println("data: ", data)    // data:  [1 2 3]
}

如果要修改原有元素的值，应该使用索引直接访问：

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func main() {
    data := []int{1, 2, 3}
    for i, v := range data {
        data[i] = v * 10
    }
    fmt.Println("data: ", data)    // data:  [10 20 30]
}

如果你的集合保存的是指向值的指针，需稍作修改。依旧需要使用索引访问元素，不过可以使用 range 出来的元素直接更新原有值：

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func main() {
    data := []*struct{ num int }{{1}, {2}, {3},}
    for _, v := range data {
        v.num *= 10    // 直接使用指针更新
    }
    fmt.Println(data[0], data[1], data[2])    // &{10} &{20} &{30}
}

slice 中隐藏的数据

从 slice 中重新切出新 slice 时，新 slice 会引用原 slice 的底层数组。如果跳了这个坑，程序可能会分配大量的临时 slice 来指向原底层数组的部分数据，将导致难以预料的内存使用。

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func get() []byte {
    raw := make([]byte, 10000)
    fmt.Println(len(raw), cap(raw), &raw[0])    // 10000 10000 0xc420080000
    return raw[:3]    // 重新分配容量为 10000 的 slice
}

func main() {
    data := get()
    fmt.Println(len(data), cap(data), &data[0])    // 3 10000 0xc420080000
}

可以通过拷贝临时 slice 的数据，而不是重新切片来解决：

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func get() (res []byte) {
    raw := make([]byte, 10000)
    fmt.Println(len(raw), cap(raw), &raw[0])    // 10000 10000 0xc420080000
    res = make([]byte, 3)
    copy(res, raw[:3])
    return
}

func main() {
    data := get()
    fmt.Println(len(data), cap(data), &data[0])    // 3 3 0xc4200160b8
}

旧 slice

当你从一个已存在的 slice 创建新 slice 时，二者的数据指向相同的底层数组。如果你的程序使用这个特性，那需要注意 “旧”（stale） slice 问题。

某些情况下，向一个 slice 中追加元素而它指向的底层数组容量不足时，将会重新分配一个新数组来存储数据。而其他 slice 还指向原来的旧底层数组。

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// 超过容量将重新分配数组来拷贝值、重新存储
func main() {
    s1 := []int{1, 2, 3}
    fmt.Println(len(s1), cap(s1), s1)    // 3 3 [1 2 3 ]

    s2 := s1[1:]
    fmt.Println(len(s2), cap(s2), s2)    // 2 2 [2 3]

    for i := range s2 {
        s2[i] += 20
    }
    // 此时的 s1 与 s2 是指向同一个底层数组的
    fmt.Println(s1)        // [1 22 23]
    fmt.Println(s2)        // [22 23]

    s2 = append(s2, 4)    // 向容量为 2 的 s2 中再追加元素，此时将分配新数组来存

    for i := range s2 {
        s2[i] += 10
    }
    fmt.Println(s1)        // [1 22 23]    // 此时的 s1 不再更新，为旧数据
    fmt.Println(s2)        // [32 33 14]
}

for 语句中的迭代变量与闭包函数

for 语句中的迭代变量在每次迭代中都会重用，即 for 中创建的闭包函数接收到的参数始终是同一个变量，在 goroutine 开始执行时都会得到同一个迭代值：

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func main() {
    data := []string{"one", "two", "three"}

    for _, v := range data {
        go func() {
            fmt.Println(v)
        }()
    }

    time.Sleep(3 * time.Second)
    // 输出 three three three
}

最简单的解决方法：无需修改 goroutine 函数，在 for 内部使用局部变量保存迭代值，再传参：

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func main() {
    data := []string{"one", "two", "three"}

    for _, v := range data {
        vCopy := v
        go func() {
            fmt.Println(vCopy)
        }()
    }

    time.Sleep(3 * time.Second)
    // 输出 one two three
}

另一个解决方法：直接将当前的迭代值以参数形式传递给匿名函数：

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func main() {
    data := []string{"one", "two", "three"}

    for _, v := range data {
        go func(in string) {
            fmt.Println(in)
        }(v)
    }

    time.Sleep(3 * time.Second)
    // 输出 one two three
}

defer 函数的参数值

对 defer 延迟执行的函数，它的参数会在声明时候就会求出具体值，而不是在执行时才求值：

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// 在 defer 函数中参数会提前求值
func main() {
    var i = 1
    defer fmt.Println("result: ", func() int { return i * 2 }())
    i++
}

result: 2

defer 函数的执行时机

对 defer 延迟执行的函数，会在调用它的函数结束时执行，而不是在调用它的语句块结束时执行，注意区分开。

比如在一个长时间执行的函数里，内部 for 循环中使用 defer 来清理每次迭代产生的资源调用，就会出现问题：

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// 命令行参数指定目录名
// 遍历读取目录下的文件
func main() {

    if len(os.Args) != 2 {
        os.Exit(1)
    }

    dir := os.Args[1]
    start, err := os.Stat(dir)
    if err != nil || !start.IsDir() {
        os.Exit(2)
    }

    var targets []string
    filepath.Walk(dir, func(fPath string, fInfo os.FileInfo, err error) error {
        if err != nil {
            return err
        }

        if !fInfo.Mode().IsRegular() {
            return nil
        }

        targets = append(targets, fPath)
        return nil
    })

    for _, target := range targets {
        f, err := os.Open(target)
        if err != nil {
            fmt.Println("bad target:", target, "error:", err)    //error:too many open files
            break
        }
        defer f.Close()    // 在每次 for 语句块结束时，不会关闭文件资源

        // 使用 f 资源
    }
}

解决办法：defer 延迟执行的函数写入匿名函数中：

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// 目录遍历正常
func main() {
    // ...

    for _, target := range targets {
        func() {
            f, err := os.Open(target)
            if err != nil {
                fmt.Println("bad target:", target, "error:", err)
                return    // 在匿名函数内使用 return 代替 break 即可
            }
            defer f.Close()    // 匿名函数执行结束，调用关闭文件资源

            // 使用 f 资源
        }()
    }
}

当然你也可以去掉 defer，在文件资源使用完毕后，直接调用 f.Close() 来关闭。

失败的类型断言

在类型断言语句中，断言失败则会返回目标类型的“零值”，断言变量与原来变量混用可能出现异常情况：

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// 错误示例
func main() {
    var data interface{} = "great"

    // data 混用
    if data, ok := data.(int); ok {
        fmt.Println("[is an int], data: ", data)
    } else {
        fmt.Println("[not an int], data: ", data)    // [not an int], data:  0
    }
}

// 正确示例
func main() {
    var data interface{} = "great"

    if res, ok := data.(int); ok {
        fmt.Println("[is an int], data: ", res)
    } else {
        fmt.Println("[not an int], data: ", data)    // [not an int], data:  great
    }
}

堆栈变量

你并不总是清楚你的变量是分配到了堆还是栈。

在 C++ 中使用 new 创建的变量总是分配到堆内存上的，但在 Go 中即使使用 new()、make() 来创建变量，变量为内存分配位置依旧归 Go 编译器管。

Go 编译器会根据变量的大小及其 "escape analysis" 的结果来决定变量的存储位置，故能准确返回本地变量的地址，这在 C/C++ 中是不行的。

在 go build 或 go run 时，加入 -m 参数，能准确分析程序的变量分配位置：

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