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【后端专场 学习资料一】第五届字节跳动青训营

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【后端专场 学习资料一】第五届字节跳动青训营第五届字节跳动青训营讲师非常用心给大家整理了课前、中、后的学习内容，同学们自我评估，选择性查漏补缺，便于大家更好的跟上讲师们的节奏，祝大家学习愉快，多多提问交流～

第五届字节跳动青训营讲师非常用心给大家整理了课前、中、后的学习内容，同学们自我评估，选择性查漏补缺，便于大家更好的跟上讲师们的节奏，祝大家学习愉快，多多提问交流～

Go 语言基础 – 基础语法

概述

本节课程主要分为四个方面：

  1. Go 语言简介
  2. Go 语言开发入门，包括开发环境配置、基础语法、标准库
  3. Go 实战，包括三个实战项目

课前部分主要罗列课程中涉及到的概念。对于不熟悉的概念，同学们可以提前查询预习；课中部分主要罗列每一部分的关键思路，帮助同学们跟上课程的进度；课后部分是一些问题，帮助同学们在课后梳理本课程的重点。

课前 （必须）

安装 Go 语言

  1. 访问 go.dev/ ，点击 Download ，下载对应平台安装包，安装即可
  2. 如果无法访问上述网址，可以改为访问 studygolang.com/dl 下载安装
  3. 如果访问 github 速度比较慢，建议配置 go mod proxy，参考 goproxy.cn/ 里面的描述配置，下载第三方依赖包的速度可以大大加快

配置 Go 语言开发环境

可以选择安装 VS Code ， 或者 Goland ，对于 VS Code，需要安装 Go 插件

下载课程示例代码

  1. Windows 平台建议安装 git，其它系统自带，安装教程
  2. 打开 github.com/wangkechun/… 克隆课程示例项目
  3. 进入课程示例项目代码目录，运行 go run example/01-hello/main.go 如果正确输出 hello world，则说明环境配置正确

【可选】 学习 Go 语言基础语法

空余时间阅读 Go语言圣经（中文版）

课后

Go 语言学习路线图

Go 语言进阶 – 工程进阶

概述

本节课程主要分为四个方面：

  1. 并发编程
  2. 依赖管理
  3. 单元测试
  4. 项目实战

详述

  • 罗列课程中涉及到的概念和相关资料，对于不熟悉的知识点，希望同学们可以提前查询预习，届时跟上直播课程进度。
  • 【必须】课程内容相关代码链接：github.com/Moonlight-Z…

并发编程

属于编程进阶内容，考虑到工程项目的可用性和可靠性，工程实践中经常会用到。

依赖管理

了解Go依赖管理演进的历程，通过课程学习以及课后实践能能够熟练使用go module 管理依赖。

单元测试

项目实战

需求模型来源

青训营话题页forum.juejin.cn/youthcamp/p…

需求

  1. 实现一个展示话题（标题，文字描述）和回帖列表的后端http接口；
  2. 本地文件存储数据

组件及技术点

课后实践

  1. 支持对话题发布回帖。
  2. 回帖id生成需要保证不重复、唯一性。
  3. 新加回帖追加到本地文件，同时需要更新索引，注意Map的并发安全问题 。

Go 框架三件套详解(Web/RPC/ORM)

环境搭建部分

搭建课程所需要的开发环境以及安装需要用到的软件。

学习如何安装 Docker/Postman/Git/Golang

  • 安装 Minikube 或 Docker Desktop 用于使用 Docker 安装教程

    • 可以使用 Minikube 或者使用 Docker Desktop 启动 Docker

  • 安装 Postman

  • 安装 Git 安装教程

  • 安装 Go(Golang >= 1.15) 安装教程

框架体验部分

提前体验一下课程涉及的 HTTP/RPC/ORM 框架

HTTP 框架 Hertz 初体验

通过阅读 www.cloudwego.io/zh/docs/her… 尝试运行 Hertz 的示例代码

RPC 框架 Kitex 初体验

通过阅读 www.cloudwego.io/zh/docs/kit… 尝试运行 Kitex 的示例代码

  • kitex 暂时没有针对 Windows 做支持，如果本地开发环境是 Windows 建议使用 WSL2
  • KItex 框架地址: github.com/cloudwego/k…

ORM 框架 Gorm 初体验

通过阅读 gorm.cn/docs/#Insta… 尝试运行 Gorm 的示例代码

其它知识

  • 了解一下什么IDL以及IDL的语法
  • 了解一下什么是 opentracing 以及 etcd

Etcd 与 Opentracing 是什么

IDL 是什么

高质量编程与性能调优实战

课程概述

  • 介绍编码规范，帮助大家写出高质量程序
  • 介绍 Go 语言的性能优化建议，分析对比不同方式对性能的影响和背后的原理
  • 讲解常用性能分析工具 pprof 的使用和工作原理，熟悉排查程序性能问题的基本流程
  • 分析性能调优实际案例，介绍实际性能调优时的工作内容

课前

  • 课程内容概要

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实践准备 (必须)

推荐阅读

课中

高质量编程

简介

  • 编写的代码能够达到正确可靠、简洁清晰、无性能隐患的目标就能称之为高质量代码
  • 实际应用场景千变万化，各种语言的特性和语法各不相同，但是高质量编程遵循的原则是相通的
  • 高质量的编程需要注意以下原则：简单性、可读性、生产力

常见编码规范

代码格式
  • 使用 gofmt 自动格式化代码，保证所有的 Go 代码与官方推荐格式保持一致

总结

  • 提升可读性，风格一致的代码更容易维护、需要更少的学习成本、团队合作成本，同时可以降低 Review 成本
注释
  • 注释应该解释代码什么情况会出错

总结

  • 代码是最好的注释
  • 注释应该提供代码未表达出的上下文信息
命名规范

  • variable

    • 简洁胜于冗长
    • 缩略词全大写，但当其位于变量开头且不需要导出时，使用全小写
    • 变量距离其被使用的地方越远，则需要携带越多的上下文信息
    • 全局变量在其名字中需要更多的上下文信息，使得在不同地方可以轻易辨认出其含义

  • function

    • 函数名不携带包名的上下文信息，因为包名和函数名总是成对出现的
    • 函数名尽量简短
    • 当名为 foo 的包某个函数返回类型 Foo 时，可以省略类型信息而不导致歧义
    • 当名为 foo 的包某个函数返回类型 T 时（T 并不是 Foo），可以在函数名中加入类型信息

  • package

    • 只由小写字母组成。不包含大写字母和下划线等字符
    • 简短并包含一定的上下文信息。例如 schema、task 等
    • 不要与标准库同名。例如不要使用 sync 或者 strings

总结

  • 关于命名的大多数规范核心在于考虑上下文
  • 人们在阅读理解代码的时候也可以看成是计算机运行程序，好的命名能让人把关注点留在主流程上，清晰地理解程序的功能，避免频繁切换到分支细节，增加理解成本
控制流程
  • 避免嵌套，保持正常流程清晰
  • 如果两个分支中都包含 return 语句，则可以去除冗余的 else

  • 尽量保持正常代码路径为最小缩进，优先处理错误情况/特殊情况，并尽早返回或继续循环来减少嵌套，增加可读性

总结

  • 线性原理，处理逻辑尽量走直线，避免复杂的嵌套分支
  • 提高代码的可读性
错误和异常处理

  • 简单错误处理

    • 优先使用 errors.New 来创建匿名变量来直接表示该错误。有格式化需求时使用 fmt.Errorf
    • github.com/golang/go/b…

  • 错误的 Wrap 和 Unwrap

    • 在 fmt.Errorf 中使用 %w 关键字来将一个错误 wrap 至其错误链中
    • github.com/golang/go/b…

    • Go1.13 在 errors 中新增了三个新 API 和一个新的 format 关键字，分别是 errors.Is、errors.As 、errors.Unwrap 以及 fmt.Errorf 的 %w。如果项目运行在小于 Go1.13 的版本中，导入 golang.org/x/xerrors 来使用。以下语法均已 Go1.13 作为标准。

  • panic

    • 不建议在业务代码中使用 panic
    • 如果当前 goroutine 中所有 deferred 函数都不包含 recover 就会造成整个程序崩溃
    • 当程序启动阶段发生不可逆转的错误时，可以在 init 或 main 函数中使用 panic
    • github.com/Shopify/sar…

  • recover

总结

  • panic 用于真正异常的情况
  • error 尽可能提供简明的上下文信息，方便定位问题
  • recover 生效范围，在当前 goroutine 的被 defer 的函数中生效

性能优化建议

  • 在满足正确性、可靠性、健壮性、可读性等质量因素的前提下，设法提高程序的效率
  • slice 预分配内存

    • 在尽可能的情况下，在使用 make() 初始化切片时提供容量信息，特别是在追加切片时

    • 原理

      • ueokande.github.io/go-slice-tr…

      • 切片本质是一个数组片段的描述，包括了数组的指针，这个片段的长度和容量(不改变内存分配情况下的最大长度)

      • 切片操作并不复制切片指向的元素，创建一个新的切片会复用原来切片的底层数组，因此切片操作是非常高效的

      • 切片有三个属性，指针(ptr)、长度(len) 和容量(cap)。append 时有两种场景：

        • 当 append 之后的长度小于等于 cap，将会直接利用原底层数组剩余的空间
        • 当 append 后的长度大于 cap 时，则会分配一块更大的区域来容纳新的底层数组

      • 因此，为了避免内存发生拷贝，如果能够知道最终的切片的大小，预先设置 cap 的值能够获得最好的性能

    • 另一个陷阱：大内存得不到释放

      • 在已有切片的基础上进行切片，不会创建新的底层数组。因为原来的底层数组没有发生变化，内存会一直占用，直到没有变量引用该数组
      • 因此很可能出现这么一种情况，原切片由大量的元素构成，但是我们在原切片的基础上切片，虽然只使用了很小一段，但底层数组在内存中仍然占据了大量空间，得不到释放
      • 推荐的做法，使用 copy 替代 re-slice
  • map 预分配内存

    • 原理

      • 不断向 map 中添加元素的操作会触发 map 的扩容
      • 根据实际需求提前预估好需要的空间
      • 提前分配好空间可以减少内存拷贝和 Rehash 的消耗
  • 使用 strings.Builder

    • 常见的字符串拼接方式

      • +
      • strings.Builder
      • bytes.Buffer

    • strings.Builder 最快，bytes.Buffer 较快，+ 最慢

    • 原理

      • 字符串在 Go 语言中是不可变类型，占用内存大小是固定的，当使用 + 拼接 2 个字符串时，生成一个新的字符串，那么就需要开辟一段新的空间，新空间的大小是原来两个字符串的大小之和
      • strings.Builder，bytes.Buffer 的内存是以倍数申请的
      • strings.Builder 和 bytes.Buffer 底层都是 []byte 数组，bytes.Buffer 转化为字符串时重新申请了一块空间，存放生成的字符串变量，而 strings.Builder 直接将底层的 []byte 转换成了字符串类型返回
  • 使用空结构体节省内存

    • 空结构体不占据内存空间，可作为占位符使用

    • 比如实现简单的 Set

      • Go 语言标准库没有提供 Set 的实现，通常使用 map 来代替。对于集合场景，只需要用到 map 的键而不需要值
  • 使用 atomic 包

    • 原理

      • 锁的实现是通过操作系统来实现，属于系统调用，atomic 操作是通过硬件实现的，效率比锁高很多
      • sync.Mutex 应该用来保护一段逻辑，不仅仅用于保护一个变量
      • 对于非数值系列，可以使用 atomic.Value，atomic.Value 能承载一个 interface{}
总结
  • 避免常见的性能陷阱可以保证大部分程序的性能
  • 针对普通应用代码，不要一味地追求程序的性能，应当在满足正确可靠、简洁清晰等质量要求的前提下提高程序性能

性能调优实战

性能调优简介

  • 性能调优原则

    • 要依靠数据不是猜测
    • 要定位最大瓶颈而不是细枝末节
    • 不要过早优化
    • 不要过度优化

性能分析工具

性能调优的核心是性能瓶颈的分析，对于 Go 应用程序，最方便的就是 pprof 工具

  • pprof 的采样过程和原理
    • CPU 采样
    • 堆内存采样
    • 协程和系统线程采样
    • 阻塞操作和锁竞争采样

性能调优案例

  • 基本概念
    • 服务：能单独部署，承载一定功能的程序
    • 依赖：Service A 的功能实现依赖 Service B 的响应结果，称为 Service A 依赖 Service B
    • 调用链路：能支持一个接口请求的相关服务集合及其相互之间的依赖关系
    • 基础库：公共的工具包、中间件
  • 业务优化

    • 流程

      • 建立服务性能评估手段
      • 分析性能数据，定位性能瓶颈
      • 重点优化项改造
      • 优化效果验证

    • 建立压测评估链路

      • 服务性能评估
      • 构造请求流量
      • 压测范围
      • 性能数据采集

    • 分析性能火焰图，定位性能瓶颈

      • pprof 火焰图

    • 重点优化项分析

      • 规范组件库使用
      • 高并发场景优化
      • 增加代码检查规则避免增量劣化出现
      • 优化正确性验证

    • 上线验证评估

      • 逐步放量，避免出现问题

    • 进一步优化，服务整体链路分析

      • 规范上游服务调用接口，明确场景需求
      • 分析业务流程，通过业务流程优化提升服务性能
  • 基础库优化

    • 适应范围更广，覆盖更多服务

    • AB 实验 SDK 的优化

      • 分析基础库核心逻辑和性能瓶颈
      • 完善改造方案，按需获取，序列化协议优化
      • 内部压测验证
      • 推广业务服务落地验证
  • Go 语言优化

    • 适应范围最广，Go 服务都有收益

    • 优化方式

      • 优化内存分配策略
      • 优化代码编译流程，生成更高效的程序
      • 内部压测验证
      • 推广业务服务落地验证

课后

  • 了解下其他语言的编码规范，是否和 Go 语言编码规范有相通之处，注重理解哪些共同点
  • 编码规范或者性能优化建议大部分是通用的，有没有方式能够自动化对代码进行检测？
  • 使用 Go 进行并发编程时有哪些性能陷阱或者优化手段？
  • 在真实的线上环境中，每个场景或者服务遇到的性能问题也是各种各样，搜索下知名公司的官方公众号或者博客，里面有哪些性能优化的案例？比如 eng.uber.com/category/os…
  • Go 语言本身在持续更新迭代，每个版本在性能上有哪些重要的优化点？

参考资料

  • 《编程的原则：改善代码质量的101个方法》，总结了很多编程原则，按照是什么 -> 为什么 -> 怎么做进行了说明，mp.weixin.qq.com/s/vXSZOl2Gt…
  • Go 官方博客，有关于 Go 的最新进展，go.dev/blog/

今天的文章【后端专场 学习资料一】第五届字节跳动青训营分享到此就结束了，感谢您的阅读。

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