【go语言学习笔记】04 Go 语言工程管理

文章目录

- 一、质量保证
- - 1. 单元测试
  - - 1.1 定义
    - 1.2 Go 语言的单元测试
    - 1.3 单元测试覆盖率
  - 2. 基准测试
  - - 2.1 定义
    - 2.2 Go 语言的基准测试
    - 2.3 计时方法
    - 2.4 内存统计
    - 2.5 并发基准测试
    - 2.6 基准测试实战
  - 3. 特别注意
- 二、性能优化
- - 1. 代码规范检查
  - - 1.1 定义
    - 1.2 golangci-lint
    - - 1.2.1 安装
      - 1.2.2 使用
      - 1.2.3 golangci-lint 配置
      - 1.2.4 集成 golangci-lint 到 CI
  - 2. 性能优化
  - - 2.1 堆内存和栈内存
    - 2.2 逃逸分析
    - 2.3 优化技巧
- 三、协作开发
- - 1. Go 语言中的包
  - - 1.1 定义
    - 1.2 使用包
    - 1.3 作用域
    - 1.4 自定义包
    - 1.5 init 函数
  - 2. Go 语言中的模块
  - - 2.1 go mod
    - 2.2 使用第三方模块

一、质量保证

1. 单元测试

单元测试是保证代码质量的好方法，但单元测试也不是万能的，使用它可以降低 Bug 率，但也不要完全依赖。除了单元测试外，还可以辅以 Code Review、人工测试等手段更好地保证代码质量。

1.1 定义

顾名思义，单元测试强调的是对单元进行测试。在开发中，一个单元可以是一个函数、一个模块等。一般情况下，要测试的单元应该是一个完整的最小单元，比如 Go 语言的函数。

单元测试由开发者自己编写，也就是谁改动了代码，谁就要编写相应的单元测试代码以验证本次改动的正确性。

1.2 Go 语言的单元测试

虽然每种编程语言里单元测试的概念是一样的，但它们对单元测试的设计不一样。Go 语言也有自己的单元测试规范。

下例通过递归的方式实现了斐波那契数列的计算。

func Fibonacci(n int) int {
   if n < 0 {
      return 0
   }
   if n == 0 {
      return 0
   }
   if n == 1 {
      return 1
   }
   return Fibonacci(n-1) + Fibonacci(n-2)
}

该 Fibonacci 函数在main.go文件中，那么对 Fibonacci 函数进行单元测试的代码需要放在同一目录的main_test.go中，测试代码如下：

func TestFibonacci(t *testing.T) {
   //预先定义的一组斐波那契数列作为测试用例
   fsMap := map[int]int{}
   fsMap[0] = 0
   fsMap[1] = 1
   fsMap[2] = 1
   fsMap[3] = 2
   fsMap[4] = 3
   fsMap[5] = 5
   fsMap[6] = 8
   fsMap[7] = 13
   fsMap[8] = 21
   fsMap[9] = 34
   for k, v := range fsMap {
      fib := Fibonacci(k)
      if v == fib {
         t.Logf("结果正确:n为%d,值为%d", k, fib)
      } else {
         t.Errorf("结果错误：期望%d,但是计算的值是%d", v, fib)
      }
   }
}

在这个单元测试中，通过 map 预定义了一组测试用例，然后通过 Fibonacci 函数计算结果。同预定义的结果进行比较，如果相等，则说明 Fibonacci 函数计算正确，不相等则说明计算错误。

然后即可运行如下命令，进行单元测试：

➜ go test -v .

这行命令会运行当前目录下的所有单元测试，因为只写了一个单元测试，所以可以看到结果如下所示：

➜ go test -v .
=== RUN   TestFibonacci
    main_test.go:21: 结果正确:n为0,值为0
    main_test.go:21: 结果正确:n为1,值为1
    main_test.go:21: 结果正确:n为6,值为8
    main_test.go:21: 结果正确:n为8,值为21
    main_test.go:21: 结果正确:n为9,值为34
    main_test.go:21: 结果正确:n为2,值为1
    main_test.go:21: 结果正确:n为3,值为2
    main_test.go:21: 结果正确:n为4,值为3
    main_test.go:21: 结果正确:n为5,值为5
    main_test.go:21: 结果正确:n为7,值为13
--- PASS: TestFibonacci (0.00s)
PASS
ok      test     (cached)

在打印的测试结果中可以看到 PASS 标记，说明单元测试通过，而且还可以看到在单元测试中写的日志。

Go 语言测试框架可以让开发者很容易地进行单元测试，但是需要遵循五点规则：

含有单元测试代码的 go 文件必须以 _test.go 结尾，Go 语言测试工具只认符合这个规则的文件。
单元测试文件名 _test.go 前面的部分最好是被测试的函数所在的 go 文件的文件名，比如以上示例中单元测试文件叫 main_test.go，因为测试的 Fibonacci 函数在 main.go 文件里。
单元测试的函数名必须以 Test 开头，是可导出的、公开的函数。
测试函数的签名必须接收一个指向 testing.T 类型的指针，并且不能返回任何值。
函数名最好是 Test + 要测试的函数名，比如例子中是 TestFibonacci，表示测试的是 Fibonacci 这个函数。

单元测试的重点在于熟悉业务代码的逻辑、场景等，以便尽可能地全面测试，保障代码质量。

1.3 单元测试覆盖率

Go 语言提供了非常方便的命令来查看单元测试覆盖率。还是以 Fibonacci 函数的单元测试为例，通过一行命令即可查看它的单元测试覆盖率。

➜ go test -v --coverprofile=res.cover .

这行命令包括 --coverprofile 这个 Flag，它可以得到一个单元测试覆盖率文件，运行这行命令还可以同时看到测试覆盖率。Fibonacci 函数的测试覆盖率如下：

PASS
coverage: 85.7% of statements
ok      test     0.367s  coverage: 85.7% of statements

可以看到，测试覆盖率为 85.7%。从这个数字来看，Fibonacci 函数应该没有被全面地测试，这时候就需要查看详细的单元测试覆盖率报告了。

运行如下命令，可以得到一个 HTML 格式的单元测试覆盖率报告：

➜ go tool cover -html=res.cover -o=res.html

命令运行后，会在当前目录下生成一个 html 文件，内容如下：
单元测试覆盖率报告

红色标记的部分是没有测试到的，绿色标记的部分是已经测试到的。这就是单元测试覆盖率报告的好处，通过它可以很容易地检测自己写的单元测试是否完全覆盖。

2. 基准测试

2.1 定义

基准测试（Benchmark）是一项用于测量和评估软件性能指标的方法，主要用于评估代码的性能。

2.2 Go 语言的基准测试

Go 语言的基准测试和单元测试规则基本一样，只是测试函数的命名规则不一样。

Fibonacci 函数的基准测试代码如下：

func BenchmarkFibonacci(b *testing.B){
   for i:=0;i<b.N;i++{
      Fibonacci(10)
   }
}

Go 语言基准测试和单元测试的不同点如下：

基准测试函数必须以 Benchmark 开头，必须是可导出的；
函数的签名必须接收一个指向 testing.B 类型的指针，并且不能返回任何值；
最后的 for 循环很重要，被测试的代码要放到循环里；
b.N 是基准测试框架提供的，表示循环的次数，因为需要反复调用测试的代码，才可以评估性能。

可以通过如下命令来测试 Fibonacci 函数的性能：

➜ go test -bench=. .
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: test
BenchmarkFibonacci-8     3461616               343 ns/op
PASS
ok      test     2.230s

运行基准测试也要使用 go test 命令，不过要加上 -bench 这个 Flag，它接受一个表达式作为参数，以匹配基准测试的函数，"."表示运行所有基准测试。

输出的结果中函数后面的 -8 表示运行基准测试时对应的 GOMAXPROCS 的值。接着的 3461616 表示运行 for 循环的次数，也就是调用被测试代码的次数，最后的 343 ns/op 表示每次需要花费 343 纳秒。

基准测试的时间默认是 1 秒，也就是 1 秒调用 3461616 次、每次调用花费 343 纳秒。如果想让测试运行的时间更长，可以通过 -benchtime 指定，比如 3 秒，代码如下所示：

go test -bench=. -benchtime=3s .

2.3 计时方法

进行基准测试之前会做一些准备，比如构建测试数据等，这些准备也需要消耗时间，所以需要把这部分时间排除在外。这就需要通过 ResetTimer 方法重置计时器，示例代码如下：

func BenchmarkFibonacci(b *testing.B) {
   n := 10
   b.ResetTimer() //重置计时器
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      Fibonacci(n)
   }
}

这样可以避免因为准备数据耗时造成的干扰。

除了 ResetTimer 方法外，还有 StartTimer 和 StopTimer 方法，可以灵活地控制什么时候开始计时、什么时候停止计时。

2.4 内存统计

在基准测试时，还可以统计每次操作分配内存的次数，以及每次操作分配的字节数，这两个指标可以作为优化代码的参考。要开启内存统计可以通过 ReportAllocs() 方法：

func BenchmarkFibonacci(b *testing.B) {
   n := 10
   b.ReportAllocs() //开启内存统计
   b.ResetTimer() //重置计时器
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      Fibonacci(n)
   }
}

再运行基准测试，就可以看到如下结果：

➜ go test -bench=.  .
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: test
BenchmarkFibonacci-8  2486265  486 ns/op  0 B/op  0 allocs/op
PASS
ok      test     2.533s

可以看到相比原来的基准测试多了两个指标，分别是 0 B/op 和 0 allocs/op。前者表示每次操作分配了多少字节的内存，后者表示每次操作分配内存的次数。这两个指标可以作为代码优化的参考，尽可能地越小越好。

以上两个指标不是越小越好，因为有时候代码实现需要空间换时间，所以要根据自己的具体业务而定，做到在满足业务的情况下越小越好。

在运行 go test 命令时，也可以使用 -benchmem 这个 Flag 进行内存统计。如下所示：

go test -bench=. -benchmem  .

这种通过 -benchmem 查看内存的方法适用于所有的基准测试用例。

2.5 并发基准测试

除了普通的基准测试外，Go 语言还支持并发基准测试，可以测试在多个 goroutine 并发下代码的性能。以 Fibonacci 为例，它的并发基准测试代码如下：

func BenchmarkFibonacciRunParallel(b *testing.B) {
   n := 10
   b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
      for pb.Next() {
         Fibonacci(n)
      }
   })
}

可以看到，Go 语言通过 RunParallel 方法运行并发基准测试。RunParallel 方法会创建多个 goroutine，并将 b.N 分配给这些 goroutine 执行。

2.6 基准测试实战

以 Fibonacci 函数为例，根据前述的基准测试，会发现它并没有分配新的内存，也就是说 Fibonacci 函数慢并不是因为内存，排除掉这个原因，就可以归结为所写的算法问题了。

在递归运算中，一定会有重复计算，这是影响递归的主要因素。解决重复计算可以使用缓存，把已经计算好的结果保存起来，就可以重复使用了。

修改后的 Fibonacci 函数的代码如下：

//缓存已经计算的结果
var cache = map[int]int{}
func Fibonacci(n int) int {
   if v, ok := cache[n]; ok {
      return v
   }
   result := 0
   switch {
   case n < 0:
      result = 0
   case n == 0:
      result = 0
   case n == 1:
      result = 1
   default:
      result = Fibonacci(n-1) + Fibonacci(n-2)
   }
   cache[n] = result
   return result
}

改造后再来运行基准测试，结果如下所示：

BenchmarkFibonacci-8  97823403  11.7 ns/op

可以看到，结果为 11.7 纳秒，相比优化前的 343 纳秒，性能足足提高了 28 倍。

3. 特别注意

go test 以及 go tool cover 等相关命令通过如下使用 “=” 给参数赋值的方式仅适用于Mac和Linux，但不适用于Windows。
示例：

go tool cover -html=res.cover -o=res.html

上述命令在Windows中运行会生成如下错误信息：

too many arguments
For usage information, run "go tool cover -help"

正确的使用方式是：

go tool cover -html res.cover -o res.html

这适用于所有平台。

请注意，这种不良的使用模式遍布整个 go 生态系统。

二、性能优化

在项目开发中，保证代码质量和性能的手段不只有单元测试和基准测试，还有代码规范检查和性能优化。

代码规范检查是对单元测试的一种补充，它可以从非业务的层面检查代码是否还有优化的空间，比如变量是否被使用、是否是死代码等等。
性能优化是通过基准测试来衡量的，这样才知道优化部分是否真的提升了程序的性能。

1. 代码规范检查

1.1 定义

代码规范检查，顾名思义，是从 Go 语言层面出发，依据 Go 语言的规范对代码进行的静态扫描检查，这种检查和业务无关。

比如定义了个常量从未使用过，虽然对代码运行并没有造成什么影响，但是这个常量是可以删除的。再比如调用了一个函数，该函数返回了一个 error，但是并没有对该 error 做判断，这种情况下，程序也可以正常编译运行。但是代码写得不严谨，因为返回的 error 被忽略了。

除了上述这两种情况，还有拼写问题、死代码、代码简化检测、命名中带下划线、冗余代码等，都可以使用代码规范检查检测出来。

1.2 golangci-lint

要想对代码进行检查，则需要对代码进行扫描，静态分析写的代码是否存在规范问题。

静态代码分析是不会运行代码的。

可用于 Go 语言代码分析的工具有很多，比如 golint、gofmt、misspell 等，如果一一引用配置，就会比较烦琐，所以通常不会单独地使用它们，而是使用 golangci-lint。

golangci-lint 是一个集成工具，它集成了很多静态代码分析工具。通过配置这一工具，可以很灵活地启用需要的代码规范检查。

1.2.1 安装

如果要使用 golangci-lint，首先需要安装。 golangci-lint 有以下几种安装方式：

（1）Binaries（在Linux 和 Windows 环境下，建议通过如下方式进行安装）

# binary will be $(go env GOPATH)/bin/golangci-lint
curl -sSfL https://raw.githubusercontent.com/golangci/golangci-lint/master/install.sh | sh -s -- -b $(go env GOPATH)/bin v1.53.3

（2）Install from Source

因为 golangci-lint 本身就是 Go 语言编写的，所以可以从源代码安装。

go install github.com/golangci/golangci-lint/cmd/golangci-lint@v1.53.3

（3）brew安装（仅限MacOS）

brew install golangci-lint
brew upgrade golangci-lint

安装完成后，在终端输入如下命令，检测是否安装成功。

➜ golangci-lint version
golangci-lint has version v1.53.3 built with go1.20.5

1.2.2 使用

可以运行如下命令运行golangci-lint：

golangci-lint run
# 等价于
golangci-lint run ./...

也可以指定要分析的目录和文件：

golangci-lint run dir1 dir2/... dir3/file1.go

目录不会递归分析其子目录中的文件。要想递归地分析该目录下所有文件，需要在路径后附加\...

1.2.3 golangci-lint 配置

golangci-lint 的配置比较灵活可以自定义要启用哪些 linter。golangci-lint 默认启用的 linter，包括这些：

errcheck - Errcheck是一个用于检查Go代码中未检查的errors的程序。在某些情况下，这些未经检查的errors可能是严重的错误
gosimple - 用于Go源代码的Linter，专门用于简化代码
govet - Vet检查Go源代码并报告可疑的结构，例如Printf调用的参数与格式字符串不一致
ineffassign - 检测何时不使用对现有变量的赋值
staticcheck - 它是来自staticcheck的一组规则。它与staticcheck二进制文件不同。staticcheck的作者不支持也不赞成在golangci-lint中使用staticcheck作为库
unused - 检查Go代码中未使用的常量、变量、函数和类型

golangci-lint 支持的更多 linter，可以在终端中输入 golangci-lint linters 命令查看，并且可以看到每个 linter 的说明。

如果要修改默认启用的 linter，就需要对 golangci-lint 进行配置，即在项目根目录下新建一个名字为 .golangci.yml 的文件，这就是 golangci-lint 的配置文件。在运行代码规范检查的时候，golangci-lint 会自动使用它。假设只启用 unused 检查，可以这样配置：

linters:
  disable-all: true
  enable:
    - unused

在团队多人协作开发中，需要使用一个固定的 golangci-lint 版本，这样大家就可以基于同样的标准检查代码。要配置 golangci-lint 使用的版本可以在配置文件中添加如下代码：

service:
  golangci-lint-version: 1.53.3 # use the fixed version to not introduce new linters unexpectedly

此外，还可以针对每个启用的 linter 各自进行配置，比如要设置 misspell 这个 linter 拼写检测的语言为 US，可以使用如下代码设置：

linters-settings:
  misspell:
    # Correct spellings using locale preferences for US or UK.
    # Setting locale to US will correct the British spelling of 'colour' to 'color'.
    # Default is to use a neutral variety of English.
    locale: US
    # Default: []
    ignore-words:
      - someword

关于 golangci-lint 的更多配置可以参考官方文档，这里给出一个常用的配置，代码如下：

linters:
  disable-all: true
  enable:
    - errcheck
    - goconst
    - goimports
    - gosimple
    - govet
    - ineffassign
    - misspell
    - staticcheck
    - unused
    
service:
  golangci-lint-version: 1.53.3 # use the fixed version to not introduce new linters unexpectedly

1.2.4 集成 golangci-lint 到 CI

代码检查一定要集成到 CI 流程中，这样开发者提交代码的时候，CI 就会自动检查代码，及时发现问题并进行修正。

不管使用 Jenkins，还是 Gitlab CI，或者 Github Action，都可以通过Makefile的方式运行 golangci-lint。可以在项目根目录下创建一个 Makefile 文件，并添加如下代码：

getdeps:
   @mkdir -p ${GOPATH}/bin
   @which golangci-lint 1>/dev/null || (echo "Installing golangci-lint" && curl -sSfL https://raw.githubusercontent.com/golangci/golangci-lint/master/install.sh | sh -s -- -b $(go env GOPATH)/bin v1.53.3
)
lint:
   @echo "Running $@ check"
   @GO111MODULE=on ${GOPATH}/bin/golangci-lint cache clean
   @GO111MODULE=on ${GOPATH}/bin/golangci-lint run --timeout=5m --config ./.golangci.yml
verifiers: getdeps lint

之后把如下命令添加到 CI 中了，就可以自动安装 golangci-lint 并检查代码。

make verifiers

2. 性能优化

性能优化的目的是让程序更好、更快地运行，但是它不是必要的。所以在程序开始的时候不必刻意追求性能优化，先大胆地写代码就好了，写正确的代码是性能优化的前提。

是否进行性能优化取决于两点：业务需求和自我驱动。所以不要刻意地去做性能优化，尤其是不要提前做，先保证代码正确并上线，然后再根据业务需要，决定是否进行优化以及花多少时间优化。自我驱动其实是一种编码能力的体现，比如有经验的开发者在编码的时候，潜意识地就避免了逃逸，减少了内存拷贝，在高并发的场景中设计了低延迟的架构。

2.1 堆内存和栈内存

在比较 C 语言中，内存分配是手动申请的，内存释放也需要手动完成。

手动控制有一个很大的好处就是需要多少就申请多少，可以最大化地利用内存；
但是这种方式也有一个明显的缺点，就是如果忘记释放内存，就会导致内存泄漏。

为了让程序员更好地专注于业务代码的实现，Go 语言增加了垃圾回收机制，自动地回收不再使用的内存。

Go 语言有两部分内存空间：栈内存和堆内存。

栈内存由编译器自动分配和释放，开发者无法控制。栈内存一般存储函数中的局部变量、参数等，函数创建的时候，这些内存会被自动创建；函数返回的时候，这些内存会被自动释放。
堆内存的生命周期比栈内存要长，如果函数返回的值还会在其他地方使用，那么这个值就会被编译器自动分配到堆上。堆内存相比栈内存来说，不能自动被编译器释放，只能通过垃圾回收器才能释放，所以栈内存效率会很高。

2.2 逃逸分析

既然栈内存的效率更高，肯定是优先使用栈内存。判断 Go 语言将一个变量分配到堆上还是栈上，需要逃逸分析。

示例：

func newString() *string{
   s:=new(string)
   *s = "小明"
   return s
}

在这个示例中：

通过 new 函数申请了一块内存；
然后把它赋值给了指针变量 s；
最后通过 return 关键字返回。

通过逃逸分析来看下是否发生了逃逸，命令如下：

➜ go build -gcflags="-m -l" ./main.go
# command-line-arguments
./main.go:16:8: new(string) escapes to heap

在这一命令中，-m 表示输出优化信息（可以打印出逃逸分析信息），-l 表示禁止内联优化，可以更好地观察逃逸。从以上输出结果可以看到，发生了逃逸，也就是说指针作为函数返回值的时候，一定会发生逃逸。

gcflags参数可以用于指定编译器的参数，可以用于控制代码生成行为、优化等。

逃逸到堆内存的变量不能马上被回收，只能通过垃圾回收标记清除，增加了垃圾回收的压力，所以要尽可能地避免逃逸，让变量分配在栈内存上，这样函数返回时就可以回收资源，提升效率。

对上述代码进行避免逃逸的优化，优化后的函数代码如下：

func newString() string{
   s:=new(string)
   *s = "小明"
   return *s
}

再次通过命令查看以上代码的逃逸分析，命令如下：

➜ go build -gcflags="-m -l" ./main.go
# command-line-arguments
./main.go:14:8: new(string) does not escape

虽然还是声明了指针变量 s，但是函数返回的并不是指针，所以没有发生逃逸。

关于指针作为函数返回逃逸的例子，有时不直接使用指针也会发生逃逸，示例代码如下：

fmt.Println("小明")

运行逃逸分析会看到如下结果：

➜ go build -gcflags="-m -l" ./main.go
# command-line-arguments
./main.go:13:13: ... argument does not escape
./main.go:13:14: "小明" escapes to heap
./main.go:17:8: new(string) does not escape

可以看到，「小明」这个字符串逃逸到了堆上，这是因为「小明」这个字符串被已经逃逸的指针变量引用，所以它也跟着逃逸了，引用代码如下：

func (p *pp) printArg(arg interface{}, verb rune) {
   p.arg = arg
   //省略其他无关代码
}

所以被已经逃逸的指针引用的变量也会发生逃逸。

Go 语言中有 3 个比较特殊的类型，它们是 slice、map 和 chan，被这三种类型引用的指针也会发生逃逸，示例如下：

func main() {
   m:=map[int]*string{}
   s:="小明"
   m[0] = &s
}

同样运行逃逸分析，结果如下：

➜  gotour go build -gcflags="-m -l" ./main.go
# command-line-arguments
./main.go:16:2: moved to heap: s
./main.go:15:20: map[int]*string literal does not escape

从这一结果可以看到，变量 m 没有逃逸，反而被变量 m 引用的变量 s 逃逸到了堆上。所以被map、slice 和 chan 这三种类型引用的指针一定会发生逃逸的。

逃逸分析是判断变量是分配在堆上还是栈上的一种方法，在实际的项目中要尽可能避免逃逸，这样就不会被 GC 拖慢速度，从而提升效率。

从逃逸分析来看，指针虽然可以减少内存的拷贝，但它同样会引起逃逸，所以要根据实际情况选择是否使用指针。

2.3 优化技巧

几个优化的小技巧：

尽可能避免逃逸，因为栈内存效率更高，还不用 GC。比如小对象的传参，array 要比 slice 效果好；
如果避免不了逃逸，还是在堆上分配了内存，那么对于频繁的内存申请操作，要学会重用内存，比如使用 sync.Pool；
选用合适的算法，达到高性能的目的，比如空间换时间。

性能优化的时候，要结合基准测试，来验证自己的优化是否有提升。

除上述3点之外，还有一些小技巧，比如要尽可能避免使用锁、并发加锁的范围要尽可能小、使用 StringBuilder 做 string 和 [ ] byte 之间的转换、defer 嵌套不要太多等等。

Go 语言有一个自带的性能剖析的工具 pprof，通过它可以查看 CPU 分析、内存分析、阻塞分析、互斥锁分析等。

三、协作开发

在 Go 语言中，包是同一目录中，编译在一起的源文件的集合。包里面含有函数、类型、变量和常量，不同包之间的调用，必须要首字母大写才可以。

而模块又是相关的包的集合，它里面包含了很多为了实现该模块的包，并且还可以通过模块的方式，把已经完成的模块提供给其他项目（模块）使用，达到了代码复用、研发效率提高的目的。

所以对于一个项目（模块）来说，它具有模块 ➡ 包 ➡ 函数类型这样三层结构，同一个模块中，可以通过包组织代码，达到代码复用的目的；在不同模块中，就需要通过模块的引入，达到这个目的。

1. Go 语言中的包

1.1 定义

在 Go 语言中，一个包是通过package 关键字定义的，最常见的就是main 包，它的定义如下所示：

package main

一个包就是一个独立的空间，可以在这个包里定义函数、结构体等。这时可以认为这些函数、结构体是属于这个包的。

1.2 使用包

如果想使用一个包里的函数或者结构体，就需要先导入这个包，才能使用，比如常用的 fmt包，代码示例如下所示：

package main
import "fmt"
func main() {
   fmt.Println("先导入fmt包，才能使用")
}

要导入一个包，需要使用 import 关键字；如果需要同时导入多个包，则可以使用小括号，示例代码如下所示：

import (
   "fmt"
   "os"
)

1.3 作用域

在Java 语言中，通过 public、private 这些修饰符修饰一个类的作用域，但是在Go 语言中，并没有这样的作用域修饰符，它是通过首字母是否大写来区分的，这同时也体现了 Go 语言的简洁。

Go 语言的作用域可以总结以下两点：

Go 语言中，所有的定义，比如函数、变量、结构体等，如果首字母是大写，那么就可以被其他包使用；
如果首字母是小写的，就只能在同一个包内使用。

1.4 自定义包

可以自定义自己的包，通过包的方式把相同业务、相同职责的代码放在一起。比如有一个 util 包，用于存放一些常用的工具函数，项目结构如下所示：

test
├── main.go
└── util
    └── string.go

在 Go 语言中，一个包对应一个文件夹。上例中的 string.go 文件就属于 util 包，它的包定义如下所示：

package util

可以看到，Go 语言中的包是代码的一种组织形式，通过包把相同业务或者相同职责的代码放在一起。通过包对代码进行归类，便于代码维护以及被其他包调用，提高团队协作效率。

1.5 init 函数

除了 main 这个特殊的函数外，Go 语言还有一个特殊的函数——init，通过它可以实现包级别的一些初始化操作。

init 函数没有返回值，也没有参数，它先于 main 函数执行，代码如下所示：

func init() {
   fmt.Println("init in main.go ")
}

一个包中可以有多个 init 函数，但是它们的执行顺序并不确定，所以如果定义了多个 init 函数的话，要确保它们是相互独立的，一定不要有顺序上的依赖。

init 函数作用主要就是在导入一个包时，对这个包做一些必要的初始化操作，比如数据库连接和一些数据的检查，确保可以正确地使用这个包。

2. Go 语言中的模块

在 Go 语言中，一个模块可以包含很多个包，所以模块是相关的包的集合。

在 Go 语言中：

一个模块通常是一个项目；
也可以是一个框架，比如常用的 Web 框架 gin。

2.1 go mod

Go 语言提供了 go mod 命令来方便创建一个模块（项目），比如要创建一个 test 模块，可以通过如下命令实现：

➜ go mod init test
go: creating new go.mod: module test

运行这一命令后，会生成一个 go.mod 文件，它里面的内容如下所示：

module test
go 1.20

第一句是该项目的模块名，也就是 test；
第二句表示要编译该模块至少需要Go 1.20 版本的 SDK。

模块名最好是以自己的域名开头，比如 company.org/test，这样就可以很大程度上保证模块名的唯一，不至于和其他模块重名。

2.2 使用第三方模块

在 Github 上有很多开源的 Go 语言项目，它们都是一个个独立的模块，可以直接使用，提高开发效率，比如 Web 框架 gin-gonic/gin。

在使用第三方模块之前，需要先设置下 Go 代理，也就是 GOPROXY，这样就可以获取到第三方模块。

可以使用 goproxy.io 这个代理，进行如下代码设置即可：

go env -w GO111MODULE=on
go env -w GOPROXY=https://goproxy.io,direct

在实际的项目开发中，除了第三方模块外，还有自己开发的模块，可以放在公司的 GitLab上，然后通过 Go 语言提供的GOPRIVATE 这个环境变量来设置私有模块的代理和下载策略。当使用go get命令下载或更新依赖模块时，Go会首先检查模块是否为私有模块，如果是私有模块，则根据GOPRIVATE的设置来确定下载策略。

具体来说，当GOPRIVATE中有匹配的模式时，Go会使用私有模块代理进行下载。如果GOPRIVATE中没有任何模式匹配，则Go会使用公共代理或直接从代码仓库中下载。示例如下：

# 设置不走 proxy 的私有仓库，多个用逗号相隔（可选）。
go env -w GOPRIVATE=*.corp.example.com

要使用一个具体的模块，首先需要安装它。以 Gin 这个 Web 框架为例，通过如下命令即可安装：

go get -u github.com/gin-gonic/gin

安装成功后，像标准包一样通过 import 命令导入即可，代码如下所示：

package main
import (
   "fmt"
   "github.com/gin-gonic/gin"
)
func main() {
   fmt.Println("先导入fmt包，才能使用")
   r := gin.Default()
   r.Run()
}

以上代码现在还无法编译通过，因为还没有同步 Gin 这个模块的依赖，也就是没有把它添加到go.mod 文件中。通过如下命令可以添加缺失的模块：

go mod tidy

该命令可以把缺失的模块添加进来，同时也可以移除不再需要的模块。所以不用手动去修改 go.mod 文件，通过 Go 语言的工具链比如 go mod tidy 命令，就可以自动地维护、自动地添加或者修改 go.mod 的内容。