[Journey with golang] 8. Project Management

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本文介绍一些关于golang工程管理相关的东西。首先介绍golang一些重要的环境变量，有关golang的环境变量可以用以下命令查看： go env

• $GOROOT：golang安装根目录。Linux下默认是/usr/lib/go。如果$GOROOT位于上述位置，则不需要显式设置该环境变量，反之需要设置。
• $GOPATH：golang工作目录(workspace)。默认值为$HOME/go。
• $GOBIN：是带有main函数的源程序执行 go install 时生成的可执行程序安装目录，默认是$GOPATH/bin。
• $GOOS和$GOARCH：用于设置目标平台操作系统和目标平台CPU体系结构。这两个环境变量主要用在交叉编译中。
• $GOPROXY：用于设置代理。部分go源码包会被墙，可以通过如下设置解决：

  1 # 此设置依赖go版本为1.11或以上
  2 # 打开.bashrc或其他shell配置文件
  3 export GO111MODULE=on
  4 export GOPROXY=https://goproxy.io

$GOPATH环境变量所指定的目录称为go的工作目录，$GOPATH可以配置多个目录，工作目录有相同的目录结构，包含src/pkg/bin三个子目录。

src是工程的源码所在目录，一般src下的第一层目录是工程根目录，工程根目录一般采用公司的域名+工程名或用户名的格式，比如常见的github上的工程源代码组织形式：

$GOPATH/src/github.com/github/
$GOPATH/src/github.com/golang/

工程根目录下才是工程各个项目的目录，项目目录下可以是其源代码文件和各种包的源码，这是一种推荐的代码组织形式。举个例子：$GOPATH/src/github.com/github/go-ost。$GOPATH/src/github.com/github/是github工程根目录，go-ost是具体的项目目录，gh-ost内是该项目的源代码和包。

$GOPATH环境变量可以配置多个目录，使用go get下载第三方的包时，默认会将包下载到$GOPATH的第一个目录里面，很多人喜欢在$GOPATH里配置两个目录，第一个专门用于下载第三方包，第二个目录用于内部工程目录，但官方推荐的做法是只配置一个目录，通过dep来管理。

下面介绍golang的交叉编译方法。golang对交叉编译有很好的支持，唯一的不足是不支持CGO。在go1.4及以前版本中，由于编译器是使用C语言写的，交叉编译比较麻烦，先要在当前平台构建一个目标平台的编译环境，然后才能通过设置$GOOS和$GOARCH进行交叉编译。golang编译工具在1.5及以后版本中完全使用golang重写，golang编译器内置交叉编译的功能，只需要设置$GOOS和$GOARCH就可以进行交叉编译。下面看一个具体示例：

 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "fmt"
 5     "runtime"
 6 )
 7 
 8 func main() {
 9     fmt.Printf("OS: %s\nArchitecture: %s\n", runtime.GOOS, runtime.GOARCH)
10 }

打开终端，执行 CGO_ENABLED=0 GOGOS=linux GOARCH=amd64 go build ./main.go 即可编译。

下面介绍命名空间(namespace)。命名空间在编程语言中常用来表示标识符(identifier)的可见范围。编程语言借助命名空间来解决标识符不能同名的问题，命名空间实际上相当于给标识符添加了标识前缀，使标识符变得全局唯一。另外，命名空间使程序组织更加模块化，降低了程序内部的耦合性。

一个标识符可在多个命名空间中定义，它在不同命名空间中的含义的互不相干的。在一个新的命名空间中可定义任意的标识符，它们不会与位于其他命名空间上的同名标识符发生冲突，当然自定义标识符尽量不要使用语言自身的关键字，这些标识符具有全局作用域。golang继承了命名空间的概念，采用包来组织代码，包名构成go命名空间的一部分，不同的包就是一个独立的命名空间。golang除了包级别显式的命名空间，还有隐式的命名空间。函数、方法、以及if、for、switch等和“{}”一起构成一个个代码块，代码块可以嵌套，每个代码块都构成一个隐式的命名空间。不同命名空间可以声明相同的标识符，所以不同的隐式的命名空间同样允许声明相同的标识符（包括变量），这里就有变量覆盖的问题。在介绍变量覆盖之前，先介绍作用域。

在高级语言编程中，作用域(scope)是指名字与实体(可以理解为特定内存地址)的绑定保持有效的那部分程序逻辑区间。golang是静态作用域的语言。所谓静态作用域就是变量的作用域不依赖程序执行时的因素，变量作用域在编译期就能确定。

golang有三种类型作用域：

• 全局作用域：在任何地方都可以访问的标识符，称其具有全局作用域。在golang中，全局作用域有两类：
  • golang内置的预声明标识符（包括预声明的类型名、关键字、内置函数等），它们具有全局作用域，在任意命名空间内都可见
  • golang包内以大写字母开头的标识符（包括变量、常量、函数和方法名、自定义类型、结构字段等），它们具有全局作用域，在任意命名空间内都可见
• 包内作用域：在golang包内定义的以小写字母开头的标识符（变量、常量、函数和方法名、自定义类型、结构字段等），它们在本包可见，在其他包都是不可见的，这些标识符具有包内作用域
• 隐式作用域：每个代码块内定义的变量称为“局部变量”，这些局部变量只在当前代码块内可见，其作用域属于当前代码块的隐式作用域

golang编译器解析变量名到引用实体采用的是从里到外的搜索模式，里层的局部变量能够覆盖外层变量，使得外层的同名变量不可见，这种现象称为变量覆盖。

golang是使用包来组织源代码，并实现命名空间的管理。任何源代码文件必须属于某个包。源码文件第一行必须是package packageName，通过该语句声明自己所在的包。golang的包借助了目录树的组织形式，一般包的名称就是其源文件所在目录的名称，虽然golang没有限制包名必须和其所在目录名同名，但还是建议同名，这样结构更清晰。包可以定义在很深的目录中，包的定义是不包括目录名称的，但是包的引用一般是全路径引用。

标准包的源码位于$GOROOT/src/下面，标准包可以直接引用。自定义的包和第三方包的源码必须放到$GOPATH/src/目录下才能被引用。包引用路径有两种写法，一种是全路径，另一种是相对路径。全路径就是“$GOROOT/src/和$GOPATH/src/”后面包的源码的全路径。相对路径只能用于引用$GOPATH下的包，标准包的引用只能使用全路径引用。

包引用有四种引用格式，以fmt标准库为例：

• 标准引用格式： import "fmt" 。此时可以用“fmt”作为前缀引用包内可导出元素
• 别名引用格式： import F "fmt" 。此时相当于给包“fmt”起了个别名F
• 省略引用格式： import . "fmt" 。此时相当于把包fmt的命名空间直接合并到当前程序的命名空间中，不再需要前缀“fmt”
• 仅执行包初始化函数init： import _ "fmt" 。使用标准格式引用包，但代码中却没有使用包，编译器会报错。如果包中有init初始化函数，则通过此种方式引用包，仅执行初始化函数。即使包没有init初始化函数，编译器也不会报错。注意：一个包可以有多个init函数，包加载会执行完所有的init函数，但不保证执行顺序，所以不建议在一个包内放入多个init函数；包不能出现环形引用，否则编译不能通过，但包的重复引用是允许的，被重复引用的包会被保证只执行一次init函数

golang包的初始化有以下特点：

1. 包初始化程序从main函数引用的包开始，逐级查找包的引用，直到找到没有引用其他包的包，最终生成一个包引用的DAG
2. golang编译器会将DAG转化为一棵树，然后从树的叶子节点开始逐层向上对包进行初始化
3. 单个包的初始化过程是，先初始化常量，再初始化全局变量，最后才是init函数

golang的版本管理直到go1.5引入vendor才有。vecdor机制就是包中引入vecdor目录，将依赖的外部包复制到vecdor目录下，编译器在查找外部依赖包时，优先在vecdor目录下查找。整个查找第三方包的流程如下：

1. 如果当前包下有vecdor目录，则从其下查找第三方包
2. 如果当前包下没有vecdor目录，则沿当前包目录向上逐级查找vendor目录，直到找到$GOPATH/src/下的vendor目录，只要找到vendor目录就去其下查找第三方包
3. 在$GOPARH下寻找第三方包
4. 在$GOROOT下寻找第三方包

vecdor将原来放在$GOPATH/src/的第三方包放到当前工程的vecdor目录中进行管理。它为工程独立的管理自己依赖的第三方包提供了保证，多个工程独立地管理自己的第三方依赖包，它们之间不会相互影响。vecdor将原来包共享模式转换为每个工程独立维护的模式，vendor的另一个好处是保证了工程目录下代码的完整性，将工程代码复制到其他go编译环境，不需要再去下载第三方包，直接就能编译，这种隔离和解耦的设计思路是一大进步。

然而vendor有一个重要的问题没有解决，那就是对外部依赖的第三方包的版本管理。通常使用go get -u更新第三方包。默认的是将工程的默认分支的最新版本拉取到本地，并不能指定第三方包的版本。go官方的包依赖管理工具dep就是为了解决该问题而出现的，与此同时社区也有很多包管理工具，如godep、govendor、glide等。目前dep并不会取代go get，go get只是一个便捷的方式。

建议使用以下方式安装dep：

curl https://raw.githubusercontent.com/golang/dep/master/install.sh | sh

如果需要，请使用proxychains(笔者就是这么做的)。

使用dep init命令初始化工程，该命令可以用于新项目，也可以用于已存在的项目。该命令会在当前目录创建三个文件： Gopkg.toml Gopkg.lock vecdor 。dep通过两个元文件来管理依赖：manifest文件Gopkg.toml和lock文件Gopkg.lock。Gopkg.toml可以由用户自由配置，包括依赖的source、branch、version等。Gopkg.lock仅描述工程当前第三方包版本视图。Gopkg.toml可以通过命令产生，也可以被用户手动修改；Gopkg.lock是自动生成的，不可以手动修改；vendor目录下存放具体依赖的外部代码。

dep init会做如下的事情：

• 检查是否有其他版本的依赖管理工具，如果有则尝试转换
• 检查是否已经用dep管理了，如果有则退出
• 如果本地有vendor目录，则备份之
• 分析工程源码，分析生成外部依赖包列表
• 下载依赖包到$GOPATH/pkg/dep/sources下，切换到每个依赖包的最高兼容版本
• 生成Gopkg.toml和Gopkg.lock源信息文件
• 复制最高依赖版本的代码到工程的vendor目录下

下面来看一下Gopkg.toml的几个配置项。

[[constraint]]：指定直接依赖的包的相关元信息，是用户重点维护的信息，其格式为：

[[constraint]]
   name = "github.com/user/project"
   version = "1.0.0"
[[constraint]]
   name = "github.com/user/project2"
   branch = "dev"
   source = "github.com/myfork/project2"

[[constraint]]必须指定依赖包的如下属性中的一个：version(相当于git中的tag)、branch、revision(相当于git中的commit)、source(备选仓库源)

[[override]]：强制设置包的版本元信息，既可用于直接依赖，也可用于间接依赖。通过override声明的包信息会覆盖所有constraint声明的包信息，在实际工程中尽量避免使用override管理依赖包

constraints和overrides被用户用来指定依赖包的哪些版本是需要管理的，以及从哪里获取该版本的包。required和ignored被用来控制哪些包纳入管理，哪些被忽略。

dep的整个工作流如下：

• 首次初始化运行dep init，dep自动分析并构建Gopkg.toml和Gopkg.lock，默认的是拉取依赖包的最新版本
• 后续工程开发中可以手动编辑Gopkg.toml来调整依赖，通过运行dep ensure更新Gopkg.lock和vendor的依赖包源码
• 要保证Gopkg.toml、Gopkg.lock和vendor下的代码一致

[Journey with golang] 8. Project Management

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