[译]Go开发中一些有用的模式

原译文作者：smallnest

英文原文: Some useful patterns by Bob.

从 VB.net、Java、C# 和 Python 开始转到 Go开发的时候，我对Go语言层级的模式的缺乏有点懊恼，这促使我花了一点时间找出容易表达的那些模式。

这里是一些通用的模式的集合，以及我发现的最容易表示它们的方式。

装饰器(Decorator)

这个特性在大部分的编程语言中都有广泛的应用， 使用某种效果或者属性来加强一个函数或者方法的功能。

如果你熟悉python, 你可能属性下面的代码：

1234	@[email protected]('/private')def get_secret(): # code here

或者c#中类似的代码：

123456789

[Authorize(Roles = "User")]public class SecretManager: Controller{ [Route("/private")] public ActionResult GetSecret() { // Code here }}

这段代码是说当你访问/private路径的数据时，你需要身份验证。

上面的这种编程风格有几个危险而令人讨厌的问题：

－很容易忘记注解（annotation），或者放错地方

－为了理解代码的正确性，你需要额外地了解这种编程语言的特性（比如注解顺序是否有相关性）

－不容易发现注解定义的地方

－控制逻辑隐藏在注释中

Go使用另外一种方式：

123	Authenticate(http.HandlerFunc(w http.ResponseWriter,r *http.Response){// Code here})

一个简单的Authenticate实现如下:

12345678910

func Authenticate(h http.Handler) http.Handler { return http.HandlerFunc(w http.ResponseWriter,r *http.Response){ if !isAuth(r) { w.WriteHeader(http.StatusForbidden) w.Write(forbiddenMsg) return } h.ServeHTTP(w, r) }}

此外，这种模式允许Go开发者装饰整个类型，而不仅仅是函数。你可以为(http.ServeMux).ServeHTTP增加点东西，例如增加一些缺省的Header:

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var securityHeaders = map[string]string{ "Strict-Transport-Security": "max-age=31536000; includeSubDomains", "X-XSS-Protection": "1; mode=block", "X-Frame-Options": "SAMEORIGIN", "X-Content-Type-Options": "nosniff",}type secureMux http.ServeMuxfunc (s *secureMux) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { for key, value := range securityHeaders { w.Header().Set(key, value) } s.ServeMux.ServeHTTP(w, r)}func setup() { // Cast the new ServeMux to a secureMux. serveMux := secureMux(http.NewServeMux()) // Register handlers. serveMux.Handle("/private", Authenticate(myAuthHandler)) serveMux.Handle("/settings", Authenticate(myAuthHandler)) serveMux.Handle("/", greetingsHandler) // Use serveMux srv := &http.Server{Handler: serveMux /* more configs here */} if err := srv.ListenAndServe(); err != nil { log.Println(err) }}

这个例子在初始阶段发现缺少的身份认证调用是很容易的：所有的handler都在一个函数中隐式地调用，而不是handler定义的地方所有的路由都在一个地方进行处理，这样你就不容易遗漏。

单例(Singleton)

单例是一个通用的表达方式，来表示只存在程序中某个地方的某个东西。它可以延迟初始化，也可以启动时就初始化，依赖这个值何时初始化。非延迟初始化的单例一般实现为全局变量，它们可以在 init 函数中初始化，或者在声明的时候初始化：

123456

var myOnlyInstance *myTypefunc init() { // Prepare things that are needed here myOnlyInstance = newMyType()}

如果没有初始化的前置条件，用下面的方式更好：

1	var myOnlyInstance = newMyType()

这很平常， 我以前使用的大部分语言都这样做。 唯一的一个大的不同点是 Java/C#中这个变量需要是一个类的静态变量(static)。

Go保证 init 函数会在 main 函数之前被执行，所以可以保证这些值可以在使用之前已经被初始化了。

我们来谈谈延迟初始化(lazy)，Java中的方式如下：

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public class MyType { static MyType single; public static MyType getSingle() { if (single == null) { single = new MyType(); } return single; }}

我看到这样的写法有几百次了，但是这里有个问题： 这里有个并发问题。如果多个并发访问getSingle, 这个值可能被初始化多次，也就不再是单例了。为了解决这个问题，需要加上synchronized关键字，但是这又影响性能。

译者按: 这个Java中的一个经典问题， Java实现正确的单例模式至少有5中写法: 静态变量初始化、synchronized、双重检查、静态内部类、枚举类型

这种模式在Go中可以使用sync.Once实现:

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// The zero value for Once is ready to usevar oSingle sync.Oncevar single *myTypefunc getSingle() *myType { oSingle.Do(func(){ single = newMyType() }) return single}

这有三个好处:

－保证有且只有一次调用初始化

－并发访问会被阻塞，知道初始化完成

－初始化完成后调用很快

如果你对性能比较关心，可能注意到两个月前的一个更新可以将方法调用减少到 0.5纳秒。

使用装饰模式和单例模式，你可以巧妙地将一个不线程安全的API转换成安全的API。

例如， exec.Cmd不允许调用Wait方法多次，并发访问的时候怎么办呢？你可以像这样进行包装：

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type multiWaitableCmd struct { exec.Cmd // Promote all Cmd methods o sync.Once err error}// Wait decorates `(*exec.Cmd).Wait` with a `(*sync.Once).Do()` callfunc (mwc *multiWaitableCmd) Wait() error { mwc.o.Do(func() { mwc.err = mwc.Cmd.Wait() }) return mwc.err}

静态成员（static member）

这个模式只用在很稀少的场景，你需要某个struct类型的所有的实例需要共享同一个值。 我最近偶然发现的一个例子是出于调试目的：一个接口I实现了Kind() string函数，用来在日志系统中打印类型。

这太容易实现了，而且也不会弄乱包命名空间：

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type myImpl struct{}func (*myImpl) Kind() string { return "Best implementation"}

注意Kind()需要一个指针类型的receiver，但是它并没有为这个receiver命名，所以很清晰的表明我们并不使用类型实例。

信号量(Semaphore)

因为我一直对并发模式感兴趣，我很惊讶Go居然没有信号量类型。

当然使用channel来模拟信号量是很容易的:

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// Semaphore can be created with `make(Semaphore, size)`type Semaphore chan struct{}// Lock uses channels send operations to emulate an "acquire".func (s Semaphore) Lock() { s <- struct{}{} }// Lock uses channels receive operations to emulate a "release".func (s Semaphore) Unlock() { <-s }

注意信号量实现了sync.Locker接口。这段代码工作很正常， 往一个 unbuffered channel中发送一个值会被阻塞，知道其它的goroutine调用了Unlock方法，从channel中读取了这个值。如果channel的buffer设置为1, 我们就取得了类似Mutex的效果。

一个更有效带权重的实现可以在Go的实验包找到。

错误组(Errgroup)

有时候你想创建多个goroutine，让它们并行地工作，当遇到某种错误或者你不像再输出了，你可能想取消整个goroutine。

为了取得这个效果你可以使用 sync.Waitgroup 和 context.Context 是可行的，但是这得需要很多冗余代码，我建议使用errgroup.Errgroup。

例子：

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import "golang.org/x/sync/errgroup"......eg, ctx := errgroup.WithContext(context.TODO())for _, w := range work { w := w eg.Go(func() error { // Do something with w and // listen for ctx cancellation })}// If any of the goroutines returns an error ctx will be// canceled and err will be non-nil.if err := eg.Wait(); err != nil { return err}

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