Go语言基础之包管理

在工程化的 Go 语言开发项目中,Go 语言的源码复用是建立在包(package)基础之上的。

本文介绍了 Go 语言中如何定义包、如何导出包的内容及如何导入其他包。

1. 概念

  1. 包(package)是多个 Go 源码的集合,是一种高级的代码复用方案。

  2. Go语言的包借助了目录树的组织形式,并实现了java中的封装思想。

  3. fmtosio 等这样具有常用功能的内置包在 Go语言中有 150 个以上,它们被称为标准库,大部分(一些底层的除外)内置于 Go 本身。

2. 包的定义

源文件的第一行有效代码必须是package pacakgeName语句,通过该语句声明自己所在的包。

我们还可以根据自己的需要创建自己的包。一个包可以简单理解为一个存放.go文件的文件夹。 该文件夹下面的所有go文件都要在代码的第一行添加如下代码,声明该文件归属的包。

package 包名

注意事项:

  • 一个文件夹下面直接包含的文件只能归属一个package,同样一个package的文件不能在多个文件夹下。

  • 包名可以不和文件夹的名字一样,包名不能包含 - 符号。

  • 包名为main的包为应用程序的入口包,这种包编译后会得到一个可执行文件,而编译不包含main包的源代码则不会得到可执行文件。

包的习惯用法:

  • 包名一般是小写的,使用一个简短且有意义的名称。

  • 包名一般要和所在的目录同名,也可以不同(建议相同),包名中不能包含-等特殊符号。

  • 包一般使用域名作为目录名称,这样能保证包名的唯一性,比如 GitHub 项目的包一般会放到GOPATH/src/github.com/userName/projectName 目录下。

  • 包名为 main 的包为应用程序的入口包,编译不包含 main 包的源码文件时不会得到可执行文件。

  • 一个包中可以有任意多个源文件,这些原文件属于同一个包,源文件的名字也没有任何规定(但后缀必须是 .go)如果一个包有多个 .go 文件,则建议其中有一个 .go 文件的文件名和包名相同。

  • 同样属于同一个包的源码文件不能放在多个文件夹下。两个不同的包不能放在同一文件夹下。

3. 可见性(导出)

如果想在一个包中引用另外一个包里的标识符(如变量、常量、类型、函数等)时,该标识符必须是对外可见的(public)。在Go语言中只需要将标识符的首字母大写就可以让标识符对外可见了。

举个例子, 我们定义一个包名为pkg2的包,代码如下:

package pkg2
import "fmt"
// 包变量可见性
var a = 100 // 首字母小写,外部包不可见,只能在当前包内使用
// 首字母大写外部包可见,可在其他包中使用
const Mode = 1
type person struct { // 首字母小写,外部包不可见,只能在当前包内使用
name string
}
// 首字母大写,外部包可见,可在其他包中使用
func Add(x, y int) int {
return x + y
}
func age() { // 首字母小写,外部包不可见,只能在当前包内使用
var Age = 18 // 函数局部变量,外部包不可见,只能在当前函数内使用
fmt.Println(Age)
}

结构体中的字段名和接口中的方法名如果首字母都是大写,外部包可以访问这些字段和方法。例如:

type Student struct {
Name string //可在包外访问的方法
class string //仅限包内访问的字段
}
type Payer interface {
init() //仅限包内访问的方法
Pay() //可在包外访问的方法
}

4. 包的导入

4.1 介绍

要在代码中引用其他包的内容,需要使用 import 关键字导入使用的包。

具体语法如下:

import "包的路径"

注意事项:

  • import 导入语句通常放在源码文件开头 包声明 语句的下面。
  • 导入的包名需要使用双引号包裹起来。
  • 包名是从$GOPATH/src/后开始计算的,使用/进行路径分隔。– 自动导入
  • Go语言中禁止循环导入包。

4.2 导入方式

单行导入

单行导入的格式如下:

import "包1"
import "包2"

多行导入

多行导入的格式如下:

import (
"包1"
"包2"
)

4.3 路径

包的引用路径有两种写法,分别是全路径导入(推荐)和相对路径导入。

全路径导入

包的绝对路径就是GOROOT/src/GOPATH/src/后面包的存放路径,如下所示:

// test 包是自定义的包,其源码位于GOPATH/src/lab/test 目录下
import "lab/test"
// driver 包的源码位于 GOROOT/src/database/sql/driver 目录下
import "database/sql/driver"
// sql 包的源码位于 GOROOT/src/database/sql 目录下
import "database/sql"

相对路径引入

相对路径只能用于导入GOPATH 下的包,标准包的导入只能使用全路径导入。

例如包 a 的所在路径是GOPATH/src/lab/a,包 b 的所在路径为GOPATH/src/lab/b,如果在包 b 中导入包 a ,则可以使用相对路径导入方式。示例如下:

// 相对路径导入
import "../a"

当然了,也可以使用上面的全路径导入,如下所示:

// 全路径导入
import "lab/a"

4.4 引用格式

包的引用有四种格式,下面以 fmt 包为例来分别演示一下这四种格式。

标准引用格式

import "fmt"

fmt.Println("hello word")

可以用fmt.作为前缀来使用 fmt 包中的方法,这是常用的一种方式。

别名引用格式

在导入包名的时候,我们还可以为导入的包设置别名。通常用于导入的包名太长或者导入的包名冲突的情况。

  1. 别名可以解决包名冲突问题。
  2. 如果导入的一个包名很笨重,特别是在一些自动生成的代码中,这时候用一个简短名称会更方便。

具体语法格式如下:

import 别名 "包的路径"

示例:

import f "fmt"

f.Println("C语言中文网")

f 是 fmt 包的别名,使用时我们可以使用f. 来代替标准引用格式的 fmt.来作为前缀使用 fmt 包中的方法。

省略引用格式

import . "fmt"

//不需要加前缀 fmt.
Println("C语言中文网")

这种格式相当于把 fmt 包直接合并到当前程序中,在使用 fmt 包内的方法是可以不用加前缀 fmt. ,直接引用。

匿名引用格式

  1. 引用某个包时,如果只是希望执行包初始化的 init 函数,而不使用包内部的数据时,可以使用匿名引用格式。

  2. 匿名导入的包与其他方式导入的包一样都会被编译到可执行文件中。同时也会触发 init() 函数调用。

  3. 使用标准格式引用包,但是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,则通过该种方式引用包,仅执行包的初始化函数,即使包没有 init 初始化函数,也不会引发编译器报错。

import _ "fmt"

5. 包的加载

在执行 main 包的 mian 函数之前, Go 引导程序会先对整个程序的包进行初始化。整个执行的流程如下图所示:

Go语言包的初始化有如下特点:

  • 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有向无环图。

  • Go 编译器会将有向无环图转换为一棵树,然后从树的叶子节点开始逐层向上对包进行初始化。

  • 单个包的初始化过程如上图所示,先初始化常量,然后是全局变量,最后执行包的 init 函数。被最后导入的包会最先初始化并调用 init() 函数

  • 一个包可以有多个 init 函数,包加载时会先执行全部的 init 函数,但并不能保证执行顺序,所以不建议在一个包中放入多个 init 函数,将需要初始化的逻辑放到一个 init 函数里面。

  • 包不能出现环形引用的情况,比如包 a 引用了包 b,包 b 引用了包 c,如果包 c 又引用了包 a,则编译不能通过。

  • 包的重复引用是允许的,比如包 a 引用了包 b 和包 c,包 b 和包 c 都引用了包 d。这种场景相当于重复引用了 d,这种情况是允许的,并且 Go 编译器保证包 d 的 init 函数只会执行一次。

示例:

package main
import "chapter08/code8-2/pkg1"
func main() {
pkg1.ExecPkg1()
}
package pkg1
import (
"chapter08/code8-2/pkg2"
"fmt"
)
func ExecPkg1() {
fmt.Println("ExecPkg1")
pkg2.ExecPkg2()
}
func init() {
fmt.Println("pkg1 init")
}
package pkg2
import "fmt"
func ExecPkg2() {
fmt.Println("ExecPkg2")
}
func init() {
fmt.Println("pkg2 init")
}

运行结果:

pkg2 init
pkg1 init
ExecPkg1
ExecPkg2

6. init()初始化函数

6.1 init()函数介绍

某些需求需要在包加载时调用一些初始化函数。如果需要通过开发者手动调用这些初始化函数,那么这个过程可能会发生错误或者遗漏。我们希望在被引用的包内部,由包的编写者在程序启动时做一些自己包内代码的初始化工作。Go 语言为以上问题提供了一个非常方便的特性:init() 函数

在Go语言程序执行时导入包语句会自动触发包内部init()函数的调用。需要注意的是: init()函数没有参数也没有返回值。 init()函数在程序运行时自动被调用执行,不能在代码中主动调用它。

包初始化执行的顺序如下图所示:

init() 函数的特性如下:

  1. 每个源码可以有多个 init() 函数。
  2. init() 函数会在程序执行前(main() 函数执行前)被自动调用。
  3. init() 函数不能被其他函数调用。

6.2 init()函数执行顺序

Go语言包会从main包开始检查其导入的所有包,每个包中又可能导入了其他的包。Go编译器由此构建出一个树状的包引用关系,再根据引用顺序决定编译顺序,依次编译这些包的代码。

在运行时,被最后导入的包会最先初始化并调用其init()函数, 如下图示:

参考感谢
package 包 · 语雀 (yuque.com)
Go语言基础之包 · 语雀 (yuque.com)
08.包(package) · 语雀 (yuque.com)
接口 · 语雀 (yuque.com)
定义包和导入包 · 语雀 (yuque.com)