高效开发工具

Go 语言自带了不少高效的工具和命令,使用好这些工具和命令,可以很方便地进行程序的维护、编译和调试。

go doc 和 godoc

go doc 可以快速显示指定软件包的帮助文档。

godoc 是一个类似的命令,功能更强大,它以 web 服务的形式提供文档,即允许用户通过浏览器查看软件包的文档。

可以通过如下命令进行快速安装。

$ go get golang.org/x/tools/cmd/godoc

godoc 命令使用格式如下。

$ godoc package [name ...]

比较有用的命令行参数包括:

  • -http=:PORT:指定监听的地址,默认是 :6060

  • -index:支持关键词索引。

  • -play:支持 Go 语言的 playground,用户可以在浏览器里面对 Go 语言进行测试。

例如,下面的命令将在本地快速启动一个类似 https://golang.org/ 的网站,包括本地软件包的文档和 playground 等。

$ godoc -http=:6060 -index -play
godoc 启动本地网站

go build

编译软件包,例如编辑当前软件包内容。

$ go build .

支持如下参数:

  • -x 参数:可以打印出执行过程的详细信息,辅助调试。

  • -gcflags:指定编译器参数。

  • -ldflags:指定链接器参数,常见的可以通过 -X 来动态指定包变量值。

go clean

清理项目,删除编译生成的二进制文件和临时文件。使用格式如下

$ go clean

支持如下参数:

  • -i 参数:删除 go install 安装的文件。

  • -n 参数:打印删除命令,而不执行,方便进行测试检查。

  • -r 参数:递归清除,对依赖包也执行清理工作。

  • -x 参数:执行清除过程同时打印执行的删除命令,方便进行测试检查。

go env

打印与 go 相关的环境变量,命令使用格式如下。

$ go env [var ...]

例如,通过如下命令查看所有跟 go 相关的环境变量。

$ go env
GOARCH="amd64"
GOBIN=""
GOEXE=""
GOHOSTARCH="amd64"
GOHOSTOS="darwin"
GOOS="darwin"
GOPATH="/opt/Go"
GORACE=""
GOROOT="/usr/local/go/1.8.3/libexec"
GOTOOLDIR="/usr/local/go/1.8.3/libexec/pkg/tool/darwin_amd64"
GCCGO="gccgo"
CC="clang"
GOGCCFLAGS="-fPIC -m64 -pthread -fno-caret-diagnostics -Qunused-arguments -fmessage-length=0 -fdebug-prefix-map=/var/folders/d8/3h28zg552853gpp7ymrxl2r80000gn/T/go-build128111214=/tmp/go-build -gno-record-gcc-switches -fno-common"
CXX="clang++"
CGO_ENABLED="1"
PKG_CONFIG="pkg-config"
CGO_CFLAGS="-g -O2"
CGO_CPPFLAGS=""
CGO_CXXFLAGS="-g -O2"
CGO_FFLAGS="-g -O2"
CGO_LDFLAGS="-g -O2"

go fmt 和 gofmt

两者都是对代码进行格式化检查和修正。

go fmt 命令实际上是对 gofmt 工具进行了封装,默认调用 gofmt -l -w 命令。

gofmt 命令的使用格式如下。

$ gofmt [flags] [path ...]

支持如下参数:

  • -d 参数:仅显示不符合格式规定的地方,不进行修正。

  • -e 参数:打印完整错误内容,默认是只打印 10 行。

  • -l 参数:列出不符合格式规定的文件路径。

  • -r 参数:重写的规则。

  • -s 参数:对代码尝试进行简化。

  • -w 参数:对不符合默认风格的代码进行修正。

go get

快速获取某个软件包并执行编译和安装,例如

$ go get github.com/hyperledger/fabric

支持如下参数:

  • -u 参数:可以强制更新到最新版。

  • -d 参数:仅获取软件包,不执行编译安装。

go install

对本地软件包执行编译,并将编译好的二进制文件安装到 $GOPATH/bin。

等价于先执行 go build 命令,之后执行复制命令。

go list

列出本地包中的所有的导入依赖。

命令格式为

$ go list [-e] [-f format] [-json] [build flags] [packages]

其中,-e 可以指定忽略出错的包。

go run

编译并直接运行某个主程序包。

需要注意,该可以执行 go run 的程序包必须是主包,意味着包内必须有入口的主函数:main。

go test

执行软件包内带的测试用例(*_test.go 文件),例如递归执行当前包内所有的测试案例。

$ go test ./...

支持如下参数:

  • -v 参数:可以参数来打开详细测试日志,辅助调试。

golint

对代码进行格式风格检查,打印出不符合 Go 语言推荐风格的代码。

安装该工具十分简单,通过如下命令即可快速安装。

$ go get -u github.com/golang/lint/golint

使用时,指定软件包路径即可,如对超级账本 Fabric 项目所有代码进行风格检查。

$ golint $GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric/...

注意后面的 ... 代表递归检查所有子目录下内容。

goimports

也是代码风格检查工具,重点在于对 imports 相关格式进行检查,比较强大的是能自动修正。

安装该工具十分简单,通过如下命令即可快速安装。

$ go get golang.org/x/tools/cmd/goimports

使用时,也是指定软件包路径即可。

另外,goimports 支持几个很有用的参数。

-d:仅显示修订,不实际写入文件。 -e:显示所有的错误。 -l:列出含有错误的文件路径。 -w:将修订直接写入文件,不显示出来。 -srcdir:指定对软件包进行查找的相对路径。

go vet

go vet 对代码的准确性进行基本检查,如函数调用参数缺失、不可达代码,或调用格式不匹配等。使用也十分简单,指定要检查的软件包路径作为参数即可。

go tool

go tool 命令中包括许多有用的工具子命令,包括 addr2line、api、asm、cgo、compile、cover、dist、doc、fix、link、nm、objdump、pack、pprof、trace。

其中,比较常用的包括 fix、trace 等。

fix 命令可以对自动对旧版本的代码进行升级修复,替换为使用新版本的特性。

trace 命令可以通过分析 trace 文件来追踪程序运行过程中的事件(包括 goroutine 的创建、使用和结束,以及系统调用和网络 IO 等底层事件),并提供图形化界面展示。例如如下命令会打开网页提供图形界面,展示程序执行情况。

$ go test -bench=. -trace trace.out
$ go tool trace trace.out

可以通过 go tool cmd -h 命令查看子目录具体支持的相关参数,在此不再赘述。

pprof 工具包

Go 语言自带了方便的性能分析工具,可以查看程序的 CPU、内存等在运行时的使用情况。

目前支持两种性能分析工具包。如果希望在程序执行过程中通过 Web 网页试试查看运行信息(go routine、堆栈等),可以导入 net/http/pprof 工具包,并在代码中启动 Web 服务,如下所示:

import (
"http"
_ "net/http/pprof"
)
func main() {
// 提供 profiling web 界面 localhost:6060/debug/pprof
go func() {
http.ListenAndServe("localhost:6060", nil)
}()
// 应用程序代码
}

程序运行后,可以通过访问 localhost:6060/debug/pprof 路径来查看 go routine、thread、堆栈使用等实时信息。

如果是希望执行完毕后统一进行分析,可以使用 runtime/pprof 包,并在代码中启动性能分析功能。

例如,编写 main.go 文件,通过 go routine 来启动若干计时器,但并没有进行释放。

package main
import (
"flag"
"fmt"
"log"
"os"
"runtime"
"runtime/pprof"
"time"
"github.com/pkg/errors"
)
func testTimeout() error{
incChan := make(chan int, 1)
errChan := make(chan error, 1)
timeout := 10 * time.Millisecond
go func() {
incChan <- 1
}()
select {
case <-time.NewTicker(timeout).C:
fmt.Println("Ticker")
return errors.Errorf("Timed out waiting for connection message")
case m := <-incChan:
fmt.Printf("incChan: %d\n", m)
return nil
case err := <-errChan:
fmt.Println("errChan")
return errors.WithStack(err)
}
}
var cpuprofile = flag.String("cpuprofile", "cpu.prof", "write cpu profile to `file`")
var memprofile = flag.String("memprofile", "mem.prof", "write memory profile to `file`")
func main() {
// 启用 CPU profiling
flag.Parse()
if *cpuprofile != "" {
f, err := os.Create(*cpuprofile)
if err != nil {
log.Fatal("could not create CPU profile: ", err)
}
if err := pprof.StartCPUProfile(f); err != nil {
log.Fatal("could not start CPU profile: ", err)
}
defer pprof.StopCPUProfile()
}
// 应用代码
i := 1
for i = 1; i <= 100; i++ {
fmt.Println(i)
go testTimeout()
time.Sleep(time.Duration(1) * time.Second)
}
// 导出内存统计
if *memprofile != "" {
f, err := os.Create(*memprofile)
if err != nil {
log.Fatal("could not create memory profile: ", err)
}
runtime.GC() // get up-to-date statistics
if err := pprof.WriteHeapProfile(f); err != nil {
log.Fatal("could not write memory profile: ", err)
}
f.Close()
}
}

执行 go run main.go 编译和运行程序,观察到 CPU 使用率会逐步上升。

程序运行完成后,同一路径下会生成 cpu.prof 和 mem.prof 文件。其中记录了运行过程中的调用信息,之后可以通过 pprof 工具或较新版本的 go tool pprof 对其进行分析。这里以分析 CPU 使用为例。

说明:如果没有安装 pprof 工具,可以通过 go get -u github.com/google/pprof 快速安装。

pprof 工具最常见的功能是提供一个 Web 交互界面,供用户查看调用图、火焰图、CPU 消耗,可以通过如下命令打开 Web 操作界面。

$ pprof -http=localhost:6060 main cpu.prof

用户可以根据需要从不同角度查看运行信息,并分析程序消耗资源较多的环节。如下图所示。

pprof Web 界面

另外,runtime 包中也提供了如 runtime/trace 等工具包,可以生成 trace 文件供进行事件追踪分析,使用方法与 runtime/pprof 包类似,在此不再赘述。