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模塊一 Go語言基礎知識-作業區和GOPATH

2021-01-25 06:12:37 後端開發

我們學習 Go 語言時,要做的第一件事,都是根據自己電腦的計算架構(比如,是 32 位的計算機還是 64 位的計算機)以及作業系統(比如,是 Windows 還是 Linux),從Go 語言官網下載對應的二進制包,也就是可以拿來即用的安裝包,

隨后,我們會解壓縮安裝包、放置到某個目錄、配置環境變數,并通過在命令列中輸入go version來驗證是否安裝成功,

在這個程序中,我們還需要配置 3 個環境變數,也就是 GOROOT、GOPATH 和 GOBIN,這里我可以簡單介紹一下,

  • GOROOT:Go 語言安裝根目錄的路徑,也就是 GO 語言的安裝路徑,
  • GOPATH:若干作業區目錄的路徑,是我們自己定義的作業空間,
  • GOBIN:GO 程式生成的可執行檔案(executable file)的路徑,

其中,GOPATH 背后的概念是最多的,也是最重要的,那么,今天我們的面試問題是:你知道設定 GOPATH 有什么意義嗎?

典型回答:你可以把 GOPATH 簡單理解成 Go 語言的作業目錄,它的值是一個目錄的路徑,也可以是多個目錄路徑,每個目錄都代表 Go 語言的一個作業區(workspace),

我們需要利于這些作業區,去放置 Go 語言的原始碼檔案(source file),以及安裝(install)后的歸檔檔案(archive file,也就是以“.a”為擴展名的檔案)和可執行檔案(executable file),

事實上,由于 Go 語言專案在其生命周期內的所有操作(編碼、依賴管理、構建、測驗、安裝等)基本上都是圍繞著 GOPATH 和作業區進行的,所以,它的背后至少有 3 個知識點,分別是:

1. Go 語言原始碼的組織方式是怎樣的;

2. 你是否了解原始碼安裝后的結果(只有在安裝后,Go 語言原始碼才能被我們或其他代碼使用);

3. 你是否理解構建和安裝 Go 程式的程序(這在開發程式以及查找程式問題的時候都很有用,否則你很可能會走彎路),

 

知識擴展

1. Go 語言原始碼的組織方式

與許多編程語言一樣,Go 語言的原始碼也是以代碼包為基本組織單位的,在檔案系統中,這些代碼包其實是與目錄一一對應的,由于目錄可以有子目錄,所以代碼包也可以有子包,

一個代碼包中可以包含任意個以.go 為擴展名的原始碼檔案,這些原始碼檔案都需要被宣告屬于同一個代碼包,

代碼包的名稱一般會與原始碼檔案所在的目錄同名,如果不同名,那么在構建、安裝的程序中會以代碼包名稱為準,

每個代碼包都會有匯入路徑,代碼包的匯入路徑是其他代碼在使用該包中的程式物體時,需要引入的路徑,在實際使用程式物體之前,我們必須先匯入其所在的代碼包,具體的方式就是import該代碼包的匯入路徑,就像這樣:

import "github.com/mailru/easyjson"

在作業區中,一個代碼包的匯入路徑實際上就是從 src 子目錄,到該包的實際存盤位置的相對路徑,

所以說,Go 語言原始碼的組織方式就是以環境變數 GOPATH、作業區、src 目錄和代碼包為主線的,一般情況下,Go 語言的原始碼檔案都需要被存放在環境變數 GOPATH 包含的某個作業區(目錄)中的 src 目錄下的某個代碼包(目錄)中,

2. 了解原始碼安裝后的結果

了解了 Go 語言原始碼的組織方式后,我們很有必要知道 Go 語言原始碼在安裝后會產生怎樣的結果,

原始碼檔案以及安裝后的結果檔案都會放到哪里呢?我們都知道,原始碼檔案通常會被放在某個作業區的 src 子目錄下,

那么在安裝后如果產生了歸檔檔案(以“.a”為擴展名的檔案),就會放進該作業區的 pkg 子目錄;如果產生了可執行檔案,就可能會放進該作業區的 bin 子目錄,

我再講一下歸檔檔案存放的具體位置和規則,

原始碼檔案會以代碼包的形式組織起來,一個代碼包其實就對應一個目錄,安裝某個代碼包而產生的歸檔檔案是與這個代碼包同名的,

放置它的相對目錄就是該代碼包的匯入路徑的直接父級,比如,一個已存在的代碼包的匯入路徑是

github.com/mailru/easyjson

那么執行命令

go install github.com/mailru/easyjson

生成的歸檔檔案的相對目錄就是github.com/mailru,檔案名為easyjson.a,

順便說一下,上面這個代碼包匯入路徑還有另外一層含義,那就是:該代碼包的原始碼檔案存在于 GitHub 網站的 mailru組的代碼倉庫 easyjson中,

再說回來,歸檔檔案的相對目錄與 pkg 目錄之間還有一級目錄,叫做平臺相關目錄,平臺相關目錄的名稱是由 build(也稱“構建”)的目標作業系統、下劃線和目標計算架構的代號組成的,

比如,構建某個代碼包時的目標作業系統是 Linux,目標計算架構是 64 位的,那么對應的平臺相關目錄就是 linux_amd64,

因此,上述代碼包的歸檔檔案就會被放置在當前作業區的子目錄pkg/windows_amd64/github.com/mailru中,

 

 

 總之,你需要記住的是,某個作業區的 src 子目錄下的原始碼檔案在安裝后一般會被放置到當前作業區的 pkg 子目錄下對應的目錄中,或者被直接放置到該作業區的 bin 子目錄中,

3. 理解構建和安裝 Go 程式的程序

我們再來說說構建和安裝 Go 程式的程序都是怎樣的,以及它們的異同點

構建使用命令go build,安裝使用命令go install,構建和安裝代碼包的時候都會執行編譯、打包等操作,并且,這些操作生成的任何檔案都會先被保存到某個臨時的目錄中,

如果構建的是庫原始碼檔案,那么操作后產生的結果檔案只會存在于臨時目錄中,這里的構建的主要意義在于檢查和驗證,

如果構建的是命令原始碼檔案,那么操作的結果檔案會被搬運到原始碼檔案所在的目錄中,

安裝操作會先執行構建,然后還會進行鏈接操作,并且把結果檔案搬運到指定目錄,

進一步說,如果安裝的是庫原始碼檔案,那么結果檔案會被搬運到它所在作業區的 pkg 目錄下的某個子目錄中,

如果安裝的是命令原始碼檔案,那么結果檔案會被搬運到它所在作業區的 bin 目錄中,或者環境變數GOBIN指向的目錄中,

這里你需要記住的是,構建和安裝的不同之處,以及執行相應命令后得到的結果檔案都會出現在哪里,

 

總結

作業區和 GOPATH 的概念和含義是每個 Go 工程師都需要了解的,雖然它們都比較簡單,但是說它們是 Go 程式開發的核心知識并不為過,

然而,我在招聘面試的程序中仍然發現有人忽略掉了它們,Go 語言提供的很多工具都是在 GOPATH 和作業區的基礎上運行的,比如上面提到的go build、go install和go get,這三個命令也是我們最常用到的,

 

思考題

  1. Go 語言在多個作業區中查找依賴包的時候是以怎樣的順序進行的?
  2. 如果在多個作業區中都存在匯入路徑相同的代碼包會產生沖突嗎?

這兩個問題之間其實是有一些關聯的,答案并不復雜,你做幾個試驗幾乎就可以找到它了,你也可以看一下 Go 語言標準庫中go build包及其子包的原始碼,那里面的寶藏也很多,可以助你深刻理解 Go 程式的構建程序,

 

補充

go build 命令一些可選項的用途和用法

在運行go build命令的時候,默認不會編譯目標代碼包所依賴的那些代碼包,當然,如果被依賴的代碼包的歸檔檔案不存在,或者原始碼檔案有了變化,那它還是會被編譯,

如果要強制編譯它們,可以在執行命令的時候加入標記-a,此時,不但目標代碼包總是會被編譯,它依賴的代碼包也總會被編譯,即使依賴的是標準庫中的代碼包也是如此,

另外,如果不但要編譯依賴的代碼包,還要安裝它們的歸檔檔案,那么可以加入標記-i,

那么我們怎么確定哪些代碼包被編譯了呢?有兩種方法,

  1. 運行go build命令時加入標記-x,這樣可以看到go build命令具體都執行了哪些操作,另外也可以加入標記-n,這樣可以只查看具體操作而不執行它們,
  2. 運行go build命令時加入標記-v,這樣可以看到go build命令編譯的代碼包的名稱,它在與-a標記搭配使用時很有用,

下面再說一說與 Go 原始碼的安裝聯系很緊密的一個命令:go get,

命令go get會自動從一些主流公用代碼倉庫(比如 GitHub)下載目標代碼包,并把它們安裝到環境變數GOPATH包含的第 1 作業區的相應目錄中,如果存在環境變數GOBIN,那么僅包含命令原始碼檔案的代碼包會被安裝到GOBIN指向的那個目錄,

最常用的幾個標記有下面幾種,

  • -u:下載并安裝代碼包,不論作業區中是否已存在它們,
  • -d:只下載代碼包,不安裝代碼包,
  • -fix:在下載代碼包后先運行一個用于根據當前 Go 語言版本修正代碼的工具,然后再安裝代碼包,
  • -t:同時下載測驗所需的代碼包,
  • -insecure:允許通過非安全的網路協議下載和安裝代碼包,HTTP 就是這樣的協議,

Go 語言官方提供的go get命令是比較基礎的,其中并沒有提供依賴管理的功能,目前 GitHub 上有很多提供這類功能的第三方工具,比如glide、gb以及官方出品的dep、vgo等等,它們在內部大都會直接使用go get,

附基礎知識圖譜

 

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