Курс за обучение по Учеба на програмнен език Go

1. Въведение в Go

• Какво е Go (Golang)?
• История и дизайнерска философия на Go
• Go като език за уеб и системно програмиране
• Ключови характеристики:
  • Статично типизиране
  • Простота и четимост
  • Бързо компилиране
  • Вградена конкурентност
  • Събиране на боклук (Garbage Collection)
  • Кросплатформено компилиране
• Общи употреби на Go
• Предимства и ограничения на Go
• Сравнение на Go с C/C++, JavaScript, Ruby, Python и Java
• Разбиране на екосистемата на Go
• Преглед на стандартната библиотека на Go
• Модули на Go и управление на зависимостите
• Анатомия на приложение на Go
• Практика: Разглеждане и изпълнение на прост програма на Go

2. Настройване на средата за разработка на Go

• Инсталиране на Go
• Разбиране на инструменталния набор (toolchain) на Go
• Конфигуриране на променливи на средата
• Избор на IDE или редактор на код
• Използване на командния ред с Go
• Създаване на работно пространство (workspace) на Go
• Разбиране на структурата на проекта Go
• Инициализиране на проект с Go Modules
• Използване на go mod init
• Управление на зависимостите с go get
• Обновяване и инспекция на зависимостите
• Форматиране на изходния код с gofmt
• Изпълнение на програми с go run
• Компилиране на приложения с go build
• Инсталиране на приложения на Go
• Крос-компилиране на приложения
• Практика: Създаване и конфигуриране на проект Go в контейнер

3. Променливи, константи и типове в Go

• Деклариране на променливи
• Експлицитни срещу инферирани типове
• Кратко деклариране на променливи
• Константи
• Нулеви стойности
• Обхват и жизнен цикъл на променливите
• Примитивни данни типове:
  • Цели числа
  • Числа с плъваща запетая
  • Комплексни числа
  • Булеви стойности
  • Стрингове
• Конвертиране на типове
• Работа с Unicode и UTF-8
• Runes и байтове
• Мултиплес присвояване на променливи
• Разбиране на безопасността на типовете
• Упражнение: Изграждане на малка конзолна програма за обработка на данни

4. Оператори и изрази

• Аритметични оператори
• Оператори за сравнение
• Логически оператори
• Оператори за присвояване
• Инкремент и декремент
• Приоритет на операторите
• Работа с аритметика за цели числа и числа с плъваща запетая
• Избягване на чести грешки при конвертиране на типове
• Упражнение: Имплементация на изчисления и логика за валидация

5. Дати, времена и форматиране

• Използване на пакета time
• Създаване и манипулиране на дати
• Получаване на текущото време
• Часови зони и локации
• Разбиране (Parsing) на дати и времена
• Форматиране на дати и времена
• Изчисляване на продължителности
• Работа с Unix timestamps
• Обработка на таймауты
• Упражнение: Добавяне на временни марки и изчисления на продължителност към приложение

6. Масиви, Slice-и, Maps и Structs

Масиви

• Деклариране на масиви
• Инициализиране на масиви
• Итерация върху масиви
• Мултидименсионални масиви

Slice-и

• Разбиране на slice-ите спрямо масивите
• Създаване на slice-и
• Добавяне на елементи
• Копиране на slice-и
• Дължина и капацитет на slice-и
• Слагане (Slicing) на slice-и
• Чести капани при работа с slice-и

Maps

• Създаване на maps
• Добавяне и премахване на записи
• Проверка дали ключ съществува
• Итерация върху maps
• Maps, съдържащи сложни данни

Structs

• Дефиниране на структури

• Поля на structs

• Инициализиране на structs

• Вложени structs

• Анонимни structs

• Методи на structs

• JSON тагове за structs

• Практика: Моделуване на потребители, продукти и данни на приложение с помощта на structs, slice-и и maps

7. Условна логика и цикли

• Изрази if
• else и else if
• Деклариране на променливи в условия
• Цикли for
• Безкрайни цикли
• Условия на цикъла
• break и continue
• Итерация с range
• Вложени цикли
• Изрази switch
• Switch-ове, базирани на изрази
• Множествени случаи
• По подразбиране (Default) случаи
• Type switches
• Упражнение: Имплементация на логика за валидация и обработка на приложението

8. Функции

• Дефиниране на функции
• Параметри на функции
• Връщани стойности
• Няколко връщани стойности
• Именовани връщани стойности
• Variadic функции
• Анонимни функции
• Стойности на функции
• Затваряния (Closures)
• Рекурсия
• Предаване на функции като аргументи
• Функции, връщащи грешки
• Дизайн на малки, повторно използваеми функции
• Упражнение: Рефакториге на съществуващ код в повторно използваеми функции

9. Показатели и концепции за памет

• Какво е показател? (Pointer)
• Оператори за адрес и демаркиране (dereference)
• Показатели и параметри на функции
• Показатели за приемане (Pointer receivers)
• Показатели към structs
• Nil показатели
• Кога да се използват показатели
• Семантика на стойност срещу семантика на референтно тавно
• Разбиране на управлението на паметта и събирането на боклука в Go
• Чести грешки с показатели
• Практика: Промяна на данни на приложението с помощта на показатели

10. Създаване на уеб приложение в Go

• Преглед на уеб възможностите на Go
• Въведение в пакета net/http
• Създаване на HTTP сървър
• HTTP заявки и отговори
• HTTP методи
• URL-и на заявки и параметри от запита
• HTTP заглавки
• HTTP статусни кодове
• Основи на маршрутизацията
• Създаване на обработвачи (handlers)
• Обработка на данни от формуляри
• Сервиране на статични файлове
• Работа с HTML шаблони
• Променливи на шаблоните и контролни структури
• Структуриране на уеб приложение
• Практика: Изграждане на основен уеб сървър на Go

11. Изграждане на RESTful уеб услуга

• Основи на REST архитектурата
• Дизайн на API ендпоинти
• GET, POST, PUT, PATCH и DELETE
• Работа с JSON
• Кодиране и декодиране на JSON
• Валидация на заявки
• HTTP статусни кодове
• Отговори при грешки
• Параметри от запита и параметри от пътя
• Структури на API отговори
• Разделяне на обработвачи и бизнес логика
• Практика: Изграждане на CRUD REST API

12. Go Runtime, компилация и изграждане на проекти

• Разбиране на Go компилатора
• Процес на изграждане в Go
• go run
• go build
• go install
• go test
• Флагове за изграждане
• Конфигурация, специфична за средата
• Изграждане за различни операционни системи и архитектури
• Произвеждане на самостоятелни бинарни файлове
• Управление на конфигурацията на приложението
• Упражнение: Компилиране на приложението за множество платформи

13. Работа с файлове и уеба

• Отваряне и затваряне на файлове
• Четене на файлове
• Запис на файлове
• Създаване на директории
• Метаданни на файлове
• Буфериран I/O
• Работа с потоци
• Четене и запис на JSON файлове
• HTTP клиенти
• Изпращане на изходящи HTTP заявки
• Обработка на грешки на HTTP клиентите
• Таймауты и отмяна
• Обработка на API отговори
• Практика: Извличане на данни от външен API и съхраняването им локално

14. Обработка на грешки и дебъгване

• Подходът на Go към грешките
• Връщане на грешки от функции
• Проверка на грешки
• Създаване на потребителски грешки
• Обвиване (Wrapping) на грешки
• Добавяне на контекст към грешки
• errors.Is и errors.As
• Panic и recovery
• Кога да се използва panic
• Дебъгване на чести проблеми в Go
• Логироване на активността на приложението
• Използване на инструменти за дебъгване на Go
• Упражнение: Диагностициране и поправка на умишлено въведени грешки в приложението

15. Интерфейси и абстракция

• Какво е интерфейс?
• Имплицитна имплементация на интерфейси
• Дефиниране на интерфейси
• Стойности на интерфейси
• Празни интерфейси /u00a0any
• Твърдения за типове (Type assertions)
• Type switches
• Имplementации чрез показател срещу стойност
• Дизайн на малки интерфейси
• Обръщане на зависимостите
• Използване на интерфейси за тестване
• Намаляване на свързаността на приложението
• Практика: Въвеждане на интерфейси в примерното уеб приложение

16. Пакети и организация на проекта

• Създаване на пакети
• Конвенции за именуване на пакети
• Експортирани и неекспортирани идентификатори
• Импорт на пакети
• Инициализация на пакети
• Организиране на нивата на приложението
• Вътрешни пакети (Internal packages)
• Управление на зависимостите с Go Modules
• Семантично версиониране
• Използване на пакети на трети страни
• Избягване на циклични зависимости
• Дизайн на поддържаеми проекти на Go
• Упражнение: Рефакториге на приложението в отделни пакети

17. Конкурентност с Goroutines

• Какво е конкурентност?
• Goroutines
• Пускане на goroutines
• Разбиране на лековесното конкурентно изпълнение
• Предизвикателства при синхронизация
• Споделено състояние
• Състезателни условия (Race conditions)
• Използване на sync.WaitGroup
• Мютексове и мютексове за четене/писане
• Атомарни операции
• Практика: Преобразуване на последователна задача в конкурентна обработка

18. Канали (Channels)

• Разбиране на каналите
• Изпращане и получаване на стойности
• Буфериращи срещу небуфериращи канали
• Блокиращо поведение
• Затваряне на канали
• Итерация върху канали
• Канали с посока
• Комunikация чрез канали
• Изрази Select
• Таймауты и отмяна
• Монстри на работници (Worker-pool patterns)
• Производител/потребител (Producer/consumer patterns)
• Практика: Изграждане на конкурентна система на работници

19. Контекст и управление на заявки

• Защо контекстите са важни в уеб приложения
• context.Context
• Контекст с обхват на заявка
• Отмяна
• Краен срок (Deadlines)
• Таймауты
• Разпространение на контекста през нивата на приложението
• Отмяна на бази данни или HTTP операции
• Избягване на неправилно използване на контекста
• Упражнение: Добавяне на отмяна на заявки и таймауты към уеб приложението

20. Тестване на Go приложения

• Защо автоматизираното тестване е важно
• Писане на unit тестове
• Пакетът testing
• Тестови функции
• Конвенции за именуване на тестове
• Тестове, базирани на таблици (Table-driven tests)
• Тестване на грешки
• Тестване на HTTP обработвачи
• HTTP тестови сървъри
• Тестови фикстури
• Покрытие на тестове (Test coverage)
• Бенчмарки
• Примерни тестове
• Тестване на интерфейси с mock-ове или fake-ове
• Практика: Създаване на тестов набор за примерното приложение

21. Оптимизация на производителността

• Разбиране на производителността на Go приложения
• Идентифициране на бутлени (bottlenecks)
• Производителност на CPU срещу памет
• Ефективни данни структури
• Намаляване на ненужните алокации
• Стрингове, байтове и буфери
• Управление на goroutines
• Избягване на прекомерна конкурентност
• Стратегии за кэширане
• Разглеждане на бази данни и мрежа
• Профилиране на приложения
• Бенчмарки и тестване на производителност
• Използване на инструменти за профилиране на Go
• Упражнение: Профилиране и оптимизиране на умишлено неефективно приложение

22. Сигурност и устойчиви практики за уеб приложения

• Валидиране на потребителския вход
• Безопасно обработване на HTTP заявки
• Предотвратяване на чести уеб уязвимости
• Безопасно обработване на грешки
• Концепции за автентикация и авторизация
• Управление на тайни и конфигурация
• Безопасна HTTP комуникация
• Избягване на чувствителна информация в логовете
• Управление и обновяване на зависимостите
• Ограничения на ресурсите и таймауты на заявките
• Упражнение: Преглед и засилване на сигурността на примерното API

23. Логироване и наблюдаемост на приложението

• Основи на логироването
• Структурирано логироване
• Нива на лога
• Логироване на заявки
• Логироване на грешки
• Корелация и ID-та на заявки
• Мониторинг на поведението на приложението
• Базови метрики
• Ендпоинти за проверка на здравето (Health-check endpoints)
• Диагностициране на производствени проблеми
• Практика: Добавяне на структурирано логироване и проверки на здравето

24. Контейнеризиране на Go приложението

• Защо да се използват контейнери?
• Go приложения и контейнеризиране
• Писане на Dockerfile
• Многостъпкови изграждания (Multi-stage builds)
• Изграждане на минимален runtime образ
• Управление на конфигурацията чрез променливи на средата
• Мрежова комуникация на контейнерите
• Експониране на портовете на приложението
• Пускане на приложението в контейнер
• Тестване на контейнеризираното приложение
• Практика: Пакетиране на примерното Go приложение като готов за производство контейнер

25. Внедряване

• Подготовка на приложението за производство
• Изграждане на производствени бинарни файлове
• Конфигурация на средата
• Внедряване чрез контейнери
• Архитектура на внедряването
• Обратни прокси (Reverse proxies)
• Разглеждане на HTTPS/TLS
• Проверки на здравето на приложението
• Безпроблемно спиране (Graceful shutdown)
• Обработка на сигнали от операционната система
• Мащабиране на Go уеб приложения
• Хоризонтално срещу вертикално мащабиране
• Базово отстраняване на проблеми при внедряването
• Практика: Внедряване на примерното уеб приложение

26. Capstone: Пълно Go уеб приложение

Участниците събират концепциите заедно, като разработват пълно приложение.

Проектът може да включва:

• Инициализиране на проекта с Go Modules
• Организация на пакети
• HTTP маршрутизация
• REST API ендпоинти
• Обработка на JSON заявки и отговори
• Валидация на входните данни
• Обработка на грешки
• Интерфейси
• Конкурентна обработка
• Комуникация с външни API
• Перзистентност в файл или база данни
• Автоматизирани тестове
• Логироване
• Разглеждане на производителността
• Контейнеризиране
• Производствена конфигурация
• Внедряване

27. Преглед и добри практики

• Преглед на основния синтаксис на Go
• Конвенции за кодиране в Go
• Писане на идеоматичен Go код
• Поддържане на простота в кода
• Ефективен дизайн на пакети
• Добри практики за обработка на грешки
• Принципи за дизайн на интерфейси
• Добри практики за конкурентност
• Стратегии за тестване
• Разглеждане на производителността
• Поддържаемост и четимост
• Чести грешки на новите разработчици на Go
• Препоръчителни подходи за продължение на Go разработката

28. Заключение

• Преглед на ключовите концепции
• Преглед на завършеното уеб приложение
• Въпроси и дискусия
• Отстраняване на проблеми с чести реални сценарии
• Препоръчителни следващи стъпки за Go разработката
• Допълнителни Go библиотеки и ресурси от екосистемата
• Повече възможности за изграждане на услуги на Go, готови за производство