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一、結(jié)構(gòu)體詳解
1. 結(jié)構(gòu)體定義
2. 實例化結(jié)構(gòu)體的7種方法
二、結(jié)構(gòu)體方法
1. 結(jié)構(gòu)體的方法定義
2. 結(jié)構(gòu)體內(nèi)自定義方法的引用
3. 任意類型添加方法
三、嵌套、繼承
1. 匿名結(jié)構(gòu)體
2. 結(jié)構(gòu)體中可以定義任意類型的字段
3. 結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體
4. 結(jié)構(gòu)體嵌套匿名結(jié)構(gòu)體
5. 結(jié)構(gòu)體嵌套多個匿名結(jié)構(gòu)體
6. 結(jié)構(gòu)體繼承
四、結(jié)構(gòu)體和JSON相互轉(zhuǎn)換
1. 結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)化成json
2. json轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)體
3. 結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽 tag
4. 嵌套結(jié)構(gòu)體和json的序列化反序列化
Golang 中沒有“類”的概念,Golang 中的結(jié)構(gòu)體和其他語言中的類有點相似。和其他面向?qū)?象語言中的類相比,Golang 中的結(jié)構(gòu)體具有更高的擴(kuò)展性和靈活性。
Golang 中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型可以表示一些事物的基本屬性,但是當(dāng)我們想表達(dá)一個事物的全 部或部分屬性時,這時候再用單一的基本數(shù)據(jù)類型就無法滿足需求了,Golang 提供了一種 自定義數(shù)據(jù)類型,可以封裝多個基本數(shù)據(jù)類型,這種數(shù)據(jù)類型叫結(jié)構(gòu)體,英文名稱 struct。 也就是我們可以通過 struct 來定義自己的類型了。
使用 type 和 struct 關(guān)鍵字來定義結(jié)構(gòu)體,具體代碼格式如下:
type 類型名 struct {
字段名 字段類型
字段名 字段類型 …
}
其中:
? 類型名:表示自定義結(jié)構(gòu)體的名稱,在同一個包內(nèi)不能重復(fù)。
? 字段名:表示結(jié)構(gòu)體字段名。結(jié)構(gòu)體中的字段名必須唯一。
? 字段類型:表示結(jié)構(gòu)體字段的具體類型。
在 go 語言中,沒有類的概念但是可以給類型(結(jié)構(gòu)體,自定義類型)定義方法。所謂方法 就是定義了接收者的函數(shù)。接收者的概念就類似于其他語言中的 this 或者 self。
方法的定義格式如下:
func (接收者變量 接收者類型) 方法名(參數(shù)列表) (返回參數(shù)) {
函數(shù)體
}
注意:想改變結(jié)構(gòu)體內(nèi)的值,必須先變成指針。
在 Go 語言中,接收者的類型可以是任何類型,不僅僅是結(jié)構(gòu)體,任何類型都可以擁有方法。 舉個例子,我們基于內(nèi)置的 int 類型使用 type 關(guān)鍵字可以定義新的自定義類型,然后為我們 的自定義類型添加方法。
注意:匿名結(jié)構(gòu)體中不允許出現(xiàn)多個重復(fù)的類型
注意:如果結(jié)構(gòu)體里面有私有屬性也就是小寫定義的字段,則不會被json使用
作為C語言家族的一員,go和c一樣也支持結(jié)構(gòu)體??梢灶惐扔趈ava的一個POJO。
在學(xué)習(xí)定義結(jié)構(gòu)體之前,先學(xué)習(xí)下定義一個新類型。
新類型 T1 是基于 Go 原生類型 int 定義的新自定義類型,而新類型 T2 則是 基于剛剛定義的類型 T1,定義的新類型。
這里要引入一個底層類型的概念。
如果一個新類型是基于某個 Go 原生類型定義的, 那么我們就叫 Go 原生類型為新類型的底層類型
在上面的例子中,int就是T1的底層類型。
但是T1不是T2的底層類型,只有原生類型才可以作為底層類型,所以T2的底層類型還是int
底層類型是很重要的,因為對兩個變量進(jìn)行顯式的類型轉(zhuǎn)換,只有底層類型相同的變量間才能相互轉(zhuǎn)換。底層類型是判斷兩個類型本質(zhì)上是否相同的根本。
這種類型定義方式通常用在 項目的漸進(jìn)式重構(gòu),還有對已有包的二次封裝方面
類型別名表示新類型和原類型完全等價,實際上就是同一種類型。只不過名字不同而已。
一般我們都是定義一個有名的結(jié)構(gòu)體。
字段名的大小寫決定了字段是否包外可用。只有大寫的字段可以被包外引用。
還有一個點提一下
如果換行來寫
Age: 66,后面這個都好不能省略
還有一個點,觀察e3的賦值
new返回的是一個指針。然后指針可以直接點號賦值。這說明go默認(rèn)進(jìn)行了取值操作
e3.Age 等價于 (*e3).Age
如上定義了一個空的結(jié)構(gòu)體Empty。打印了元素e的內(nèi)存大小是0。
有什么用呢?
基于空結(jié)構(gòu)體類型內(nèi)存零開銷這樣的特性,我們在日常 Go 開發(fā)中會經(jīng)常使用空 結(jié)構(gòu)體類型元素,作為一種“事件”信息進(jìn)行 Goroutine 之間的通信
這種以空結(jié)構(gòu)體為元素類建立的 channel,是目前能實現(xiàn)的、內(nèi)存占用最小的 Goroutine 間通信方式。
這種形式需要說的是幾個語法糖。
語法糖1:
對于結(jié)構(gòu)體字段,可以省略字段名,只寫結(jié)構(gòu)體名。默認(rèn)字段名就是結(jié)構(gòu)體名
這種方式稱為 嵌入字段
語法糖2:
如果是以嵌入字段形式寫的結(jié)構(gòu)體
可以省略嵌入的Reader字段,而直接訪問ReaderName
此時book是一個各個屬性全是對應(yīng)類型零值的一個實例。不是nil。這種情況在Go中稱為零值可用。不像java會導(dǎo)致npe
結(jié)構(gòu)體定義時可以在字段后面追加標(biāo)簽說明。
tag的格式為反單引號
tag的作用是可以使用[反射]來檢視字段的標(biāo)簽信息。
具體的作用還要看使用的場景。
比如這里的tag是為了幫助 encoding/json 標(biāo)準(zhǔn)包在解析對象時可以利用的規(guī)則。比如omitempty表示該字段沒有值就不打印出來。
map 是Go語言中基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在日常的使用中經(jīng)常被用到。但是它底層是如何實現(xiàn)的呢?
總體來說golang的map是hashmap,是使用數(shù)組+鏈表的形式實現(xiàn)的,使用拉鏈法消除hash沖突。
golang的map由兩種重要的結(jié)構(gòu),hmap和bmap(下文中都有解釋),主要就是hmap中包含一個指向bmap數(shù)組的指針,key經(jīng)過hash函數(shù)之后得到一個數(shù),這個數(shù)低位用于選擇bmap(當(dāng)作bmap數(shù)組指針的下表),高位用于放在bmap的[8]uint8數(shù)組中,用于快速試錯。然后一個bmap可以指向下一個bmap(拉鏈)。
Golang中map的底層實現(xiàn)是一個散列表,因此實現(xiàn)map的過程實際上就是實現(xiàn)散表的過程。在這個散列表中,主要出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體有兩個,一個叫 hmap (a header for a go map),一個叫 bmap (a bucket for a Go map,通常叫其bucket)。這兩種結(jié)構(gòu)的樣子分別如下所示:
hmap :
圖中有很多字段,但是便于理解map的架構(gòu),你只需要關(guān)心的只有一個,就是標(biāo)紅的字段: buckets數(shù)組 。Golang的map中用于存儲的結(jié)構(gòu)是bucket數(shù)組。而bucket(即bmap)的結(jié)構(gòu)是怎樣的呢?
bucket :
相比于hmap,bucket的結(jié)構(gòu)顯得簡單一些,標(biāo)紅的字段依然是“核心”,我們使用的map中的key和value就存儲在這里。“高位哈希值”數(shù)組記錄的是當(dāng)前bucket中key相關(guān)的“索引”,稍后會詳細(xì)敘述。還有一個字段是一個指向擴(kuò)容后的bucket的指針,使得bucket會形成一個鏈表結(jié)構(gòu)。例如下圖:
由此看出hmap和bucket的關(guān)系是這樣的:
而bucket又是一個鏈表,所以,整體的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是這樣的:
哈希表的特點是會有一個哈希函數(shù),對你傳來的key進(jìn)行哈希運算,得到唯一的值,一般情況下都是一個數(shù)值。Golang的map中也有這么一個哈希函數(shù),也會算出唯一的值,對于這個值的使用,Golang也是很有意思。
Golang把求得的值按照用途一分為二:高位和低位。
如圖所示,藍(lán)色為高位,紅色為低位。 然后低位用于尋找當(dāng)前key屬于hmap中的哪個bucket,而高位用于尋找bucket中的哪個key。上文中提到:bucket中有個屬性字段是“高位哈希值”數(shù)組,這里存的就是藍(lán)色的高位值,用來聲明當(dāng)前bucket中有哪些“key”,便于搜索查找。 需要特別指出的一點是:我們map中的key/value值都是存到同一個數(shù)組中的。數(shù)組中的順序是這樣的:
并不是key0/value0/key1/value1的形式,這樣做的好處是:在key和value的長度不同的時候,可 以消除padding(內(nèi)存對齊)帶來的空間浪費 。
現(xiàn)在,我們可以得到Go語言map的整個的結(jié)構(gòu)圖了:(hash結(jié)果的低位用于選擇把KV放在bmap數(shù)組中的哪一個bmap中,高位用于key的快速預(yù)覽,用于快速試錯)
map的擴(kuò)容
當(dāng)以上的哈希表增長的時候,Go語言會將bucket數(shù)組的數(shù)量擴(kuò)充一倍,產(chǎn)生一個新的bucket數(shù)組,并將舊數(shù)組的數(shù)據(jù)遷移至新數(shù)組。
加載因子
判斷擴(kuò)充的條件,就是哈希表中的加載因子(即loadFactor)。
加載因子是一個閾值,一般表示為:散列包含的元素數(shù) 除以 位置總數(shù)。是一種“產(chǎn)生沖突機(jī)會”和“空間使用”的平衡與折中:加載因子越小,說明空間空置率高,空間使用率小,但是加載因子越大,說明空間利用率上去了,但是“產(chǎn)生沖突機(jī)會”高了。
每種哈希表的都會有一個加載因子,數(shù)值超過加載因子就會為哈希表擴(kuò)容。
Golang的map的加載因子的公式是:map長度 / 2^B(這是代表bmap數(shù)組的長度,B是取的低位的位數(shù))閾值是6.5。其中B可以理解為已擴(kuò)容的次數(shù)。
當(dāng)Go的map長度增長到大于加載因子所需的map長度時,Go語言就會將產(chǎn)生一個新的bucket數(shù)組,然后把舊的bucket數(shù)組移到一個屬性字段oldbucket中。注意:并不是立刻把舊的數(shù)組中的元素轉(zhuǎn)義到新的bucket當(dāng)中,而是,只有當(dāng)訪問到具體的某個bucket的時候,會把bucket中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的bucket中。
如下圖所示:當(dāng)擴(kuò)容的時候,Go的map結(jié)構(gòu)體中,會保存舊的數(shù)據(jù),和新生成的數(shù)組
上面部分代表舊的有數(shù)據(jù)的bucket,下面部分代表新生成的新的bucket。藍(lán)色代表存有數(shù)據(jù)的bucket,橘黃色代表空的bucket。
擴(kuò)容時map并不會立即把新數(shù)據(jù)做遷移,而是當(dāng)訪問原來舊bucket的數(shù)據(jù)的時候,才把舊數(shù)據(jù)做遷移,如下圖:
注意:這里并不會直接刪除舊的bucket,而是把原來的引用去掉,利用GC清除內(nèi)存。
map中數(shù)據(jù)的刪除
如果理解了map的整體結(jié)構(gòu),那么查找、更新、刪除的基本步驟應(yīng)該都很清楚了。這里不再贅述。
值得注意的是,找到了map中的數(shù)據(jù)之后,針對key和value分別做如下操作:
1
2
3
4
1、如果``key``是一個指針類型的,則直接將其置為空,等待GC清除;
2、如果是值類型的,則清除相關(guān)內(nèi)存。
3、同理,對``value``做相同的操作。
4、最后把key對應(yīng)的高位值對應(yīng)的數(shù)組index置為空。
Go語言中沒有“類”的概念,也不支持“類”的繼承等面向?qū)ο蟮母拍?。Go語言中通過結(jié)構(gòu)體的內(nèi)嵌再配合接口比面向?qū)ο缶哂懈叩臄U(kuò)展性和靈活性。
自定義類型
在Go語言中有一些基本的數(shù)據(jù)類型,如string、整型、浮點型、布爾等數(shù)據(jù)類型, Go語言中可以使用type關(guān)鍵字來定義自定義類型。
自定義類型是定義了一個全新的類型。我們可以基于內(nèi)置的基本類型定義,也可以通過struct定義。例如:
通過Type關(guān)鍵字的定義,MyInt就是一種新的類型,它具有int的特性。
類型別名
類型別名是Go1.9版本添加的新功能。
類型別名規(guī)定:TypeAlias只是Type的別名,本質(zhì)上TypeAlias與Type是同一個類型。就像一個孩子小時候有小名、乳名,上學(xué)后用學(xué)名,英語老師又會給他起英文名,但這些名字都指的是他本人。
type TypeAlias = Type
我們之前見過的rune和byte就是類型別名,他們的定義如下:
類型定義和類型別名的區(qū)別
類型別名與類型定義表面上看只有一個等號的差異,我們通過下面的這段代碼來理解它們之間的區(qū)別。
結(jié)果顯示a的類型是main.NewInt,表示main包下定義的NewInt類型。b的類型是int。MyInt類型只會在代碼中存在,編譯完成時并不會有MyInt類型。
Go語言中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型可以表示一些事物的基本屬性,但是當(dāng)我們想表達(dá)一個事物的全部或部分屬性時,這時候再用單一的基本數(shù)據(jù)類型明顯就無法滿足需求了,Go語言提供了一種自定義數(shù)據(jù)類型,可以封裝多個基本數(shù)據(jù)類型,這種數(shù)據(jù)類型叫結(jié)構(gòu)體,英文名稱struct。 也就是我們可以通過struct來定義自己的類型了。
Go語言中通過struct來實現(xiàn)面向?qū)ο蟆?/p>
結(jié)構(gòu)體的定義
使用type和struct關(guān)鍵字來定義結(jié)構(gòu)體,具體代碼格式如下:
其中:
舉個例子,我們定義一個Person(人)結(jié)構(gòu)體,代碼如下:
同樣類型的字段也可以寫在一行,
這樣我們就擁有了一個person的自定義類型,它有name、city、age三個字段,分別表示姓名、城市和年齡。這樣我們使用這個person結(jié)構(gòu)體就能夠很方便的在程序中表示和存儲人信息了。
語言內(nèi)置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型是用來描述一個值的,而結(jié)構(gòu)體是用來描述一組值的。比如一個人有名字、年齡和居住城市等,本質(zhì)上是一種聚合型的數(shù)據(jù)類型
結(jié)構(gòu)體實例化
只有當(dāng)結(jié)構(gòu)體實例化時,才會真正地分配內(nèi)存。也就是必須實例化后才能使用結(jié)構(gòu)體的字段。
基本實例化
舉個例子:
我們通過.來訪問結(jié)構(gòu)體的字段(成員變量),例如p1.name和p1.age等。
匿名結(jié)構(gòu)體
在定義一些臨時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等場景下還可以使用匿名結(jié)構(gòu)體。
創(chuàng)建指針類型結(jié)構(gòu)體
我們還可以通過使用new關(guān)鍵字對結(jié)構(gòu)體進(jìn)行實例化,得到的是結(jié)構(gòu)體的地址。 格式如下:
從打印的結(jié)果中我們可以看出p2是一個結(jié)構(gòu)體指針。
需要注意的是在Go語言中支持對結(jié)構(gòu)體指針直接使用.來訪問結(jié)構(gòu)體的成員。
取結(jié)構(gòu)體的地址實例化
使用對結(jié)構(gòu)體進(jìn)行取地址操作相當(dāng)于對該結(jié)構(gòu)體類型進(jìn)行了一次new實例化操作。
p3.name = "七米"其實在底層是(*p3).name = "七米",這是Go語言幫我們實現(xiàn)的語法糖。
結(jié)構(gòu)體初始化
沒有初始化的結(jié)構(gòu)體,其成員變量都是對應(yīng)其類型的零值。
使用鍵值對初始化
使用鍵值對對結(jié)構(gòu)體進(jìn)行初始化時,鍵對應(yīng)結(jié)構(gòu)體的字段,值對應(yīng)該字段的初始值。
也可以對結(jié)構(gòu)體指針進(jìn)行鍵值對初始化,例如:
當(dāng)某些字段沒有初始值的時候,該字段可以不寫。此時,沒有指定初始值的字段的值就是該字段類型的零值。
使用值的列表初始化
初始化結(jié)構(gòu)體的時候可以簡寫,也就是初始化的時候不寫鍵,直接寫值:
使用這種格式初始化時,需要注意:
結(jié)構(gòu)體內(nèi)存布局
結(jié)構(gòu)體占用一塊連續(xù)的內(nèi)存。
輸出:
【進(jìn)階知識點】關(guān)于Go語言中的內(nèi)存對齊推薦閱讀:在 Go 中恰到好處的內(nèi)存對齊
面試題
請問下面代碼的執(zhí)行結(jié)果是什么?
構(gòu)造函數(shù)
Go語言的結(jié)構(gòu)體沒有構(gòu)造函數(shù),我們可以自己實現(xiàn)。 例如,下方的代碼就實現(xiàn)了一個person的構(gòu)造函數(shù)。 因為struct是值類型,如果結(jié)構(gòu)體比較復(fù)雜的話,值拷貝性能開銷會比較大,所以該構(gòu)造函數(shù)返回的是結(jié)構(gòu)體指針類型。
調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
方法和接收者
Go語言中的方法(Method)是一種作用于特定類型變量的函數(shù)。這種特定類型變量叫做接收者(Receiver)。接收者的概念就類似于其他語言中的this或者 self。
方法的定義格式如下:
其中,
舉個例子:
方法與函數(shù)的區(qū)別是,函數(shù)不屬于任何類型,方法屬于特定的類型。
指針類型的接收者
指針類型的接收者由一個結(jié)構(gòu)體的指針組成,由于指針的特性,調(diào)用方法時修改接收者指針的任意成員變量,在方法結(jié)束后,修改都是有效的。這種方式就十分接近于其他語言中面向?qū)ο笾械膖his或者self。 例如我們?yōu)镻erson添加一個SetAge方法,來修改實例變量的年齡。
調(diào)用該方法:
值類型的接收者
當(dāng)方法作用于值類型接收者時,Go語言會在代碼運行時將接收者的值復(fù)制一份。在值類型接收者的方法中可以獲取接收者的成員值,但修改操作只是針對副本,無法修改接收者變量本身。
什么時候應(yīng)該使用指針類型接收者
任意類型添加方法
在Go語言中,接收者的類型可以是任何類型,不僅僅是結(jié)構(gòu)體,任何類型都可以擁有方法。 舉個例子,我們基于內(nèi)置的int類型使用type關(guān)鍵字可以定義新的自定義類型,然后為我們的自定義類型添加方法。
注意事項: 非本地類型不能定義方法,也就是說我們不能給別的包的類型定義方法。
結(jié)構(gòu)體的匿名字段
匿名字段默認(rèn)采用類型名作為字段名,結(jié)構(gòu)體要求字段名稱必須唯一,因此一個結(jié)構(gòu)體中同種類型的匿名字段只能有一個。
嵌套結(jié)構(gòu)體
一個結(jié)構(gòu)體中可以嵌套包含另一個結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)體指針。
嵌套匿名結(jié)構(gòu)體
當(dāng)訪問結(jié)構(gòu)體成員時會先在結(jié)構(gòu)體中查找該字段,找不到再去匿名結(jié)構(gòu)體中查找。
嵌套結(jié)構(gòu)體的字段名沖突
嵌套結(jié)構(gòu)體內(nèi)部可能存在相同的字段名。這個時候為了避免歧義需要指定具體的內(nèi)嵌結(jié)構(gòu)體的字段。
結(jié)構(gòu)體的“繼承”
Go語言中使用結(jié)構(gòu)體也可以實現(xiàn)其他編程語言中面向?qū)ο蟮睦^承。
結(jié)構(gòu)體字段的可見性
結(jié)構(gòu)體中字段大寫開頭表示可公開訪問,小寫表示私有(僅在定義當(dāng)前結(jié)構(gòu)體的包中可訪問)。
結(jié)構(gòu)體與JSON序列化
JSON(JavaScript Object Notation) 是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式。易于人閱讀和編寫。同時也易于機(jī)器解析和生成。JSON鍵值對是用來保存JS對象的一種方式,鍵/值對組合中的鍵名寫在前面并用雙引號""包裹,使用冒號:分隔,然后緊接著值;多個鍵值之間使用英文,分隔。
結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽(Tag)
Tag是結(jié)構(gòu)體的元信息,可以在運行的時候通過反射的機(jī)制讀取出來。 Tag在結(jié)構(gòu)體字段的后方定義,由一對反引號包裹起來,具體的格式如下:
`key1:"value1" key2:"value2"`
結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽由一個或多個鍵值對組成。鍵與值使用冒號分隔,值用雙引號括起來。鍵值對之間使用一個空格分隔。 注意事項: 為結(jié)構(gòu)體編寫Tag時,必須嚴(yán)格遵守鍵值對的規(guī)則。結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽的解析代碼的容錯能力很差,一旦格式寫錯,編譯和運行時都不會提示任何錯誤,通過反射也無法正確取值。例如不要在key和value之間添加空格。
例如我們?yōu)镾tudent結(jié)構(gòu)體的每個字段定義json序列化時使用的Tag:
主要看優(yōu)先級別,-比++的優(yōu)先級別高,++p-num,因為-優(yōu)先級別高,所以先算p-num,然后num++,p++-num,先算p-num,然后p++
于c語言相同,go中也有指針和結(jié)構(gòu)體的概念。指針表示變量的內(nèi)存地址,結(jié)構(gòu)體用來存儲同一類型的數(shù)據(jù)。
定義一個指針變量,將變量a的地址賦給指針變量p。這樣,指針變量p也就指向了變量a所在的內(nèi)容空間。
new 函數(shù)返回一個指針變量
fmt.scan() 就是傳入一個指針變量。
兩種方法都可以使用。
以上簡要介紹了go語言中的指針和結(jié)構(gòu)體。