如何使用Go语言进行代码自动生成实践

1. 背景

在工程开发中，经常会遇到频繁的代码编写、上线以及维护的问题。如果能够减轻这些痛点，将大幅提高工作效率。因此，此时此刻，代码自动生成便产生了重要的意义和必要性。同时，在互联网技术日益快速发展的今天，相信大家都知道Go语言具有高并发、高性能等优点，因此，本文就会基于Go语言进行代码自动生成的实践。

2. 具体实践

2.1 项目的依赖

为了实现代码自动生成，需要先安装Go语言中的部分依赖。其中，有一个被称为“go generate”的工具，可以和Go程序进行一起编译，并将这种预处理过程作为对源代码的一部分，用于执行类似代码自动生成之类的操作。

在此前提下，需要在项目目录下安装"go-bindata"和"go-bindata-assetfs"两个依赖，安装命令如下：

go get -u github.com/jteeuwen/go-bindata/...

go get -u github.com/elazarl/go-bindata-assetfs/...

在这里，最终会得到两个程序，一个是将文件转换成Go代码的go-bindata，另一个是将bindata代码转换成http.FileSystem接口的go-bindata-assetfs。

2.2 给Go程序中的结构体打标记

在我们需要自动生成代码的Go语言结构体中，需要进行特别的处理。一般来说，我们需要在结构体中打上一个标记，以示这个结构体需要自动生成代码。假设我们有下面这个结构体：

type User struct {

    ID        int64      `json:"id"`
    Name      string     `json:"name"`
    Email     string     `json:"email"`
    CreatedAt *time.Time `json:"createdAt"`
    UpdatedAt *time.Time `json:"updatedAt"`
}

我们需要在结构体上添加tag，并打上一个特殊的标记约定“generate”，像下面这样：

type User struct {

    ID        int64      `json:"id" generate:"id"`
    Name      string     `json:"name" generate:"name"`
    Email     string     `json:"email" generate:"email"`
    CreatedAt *time.Time `json:"createdAt" generate:"createdAt"`
    UpdatedAt *time.Time `json:"updatedAt" generate:"updatedAt"`
}

在这个标记中，我们为每个字段命名，并设置了一个特殊的标记“generate”，这个标记在处理时会将其和字段一起处理。

2.3 编写模板文件

我们需要编写一些代码模板，以便生成代码时使用。这里，我们将使用Go语言的文本模板，即"text/template"包。首先，我们创建一个名为“template.go”文件，将其放在project/app/utils目录下：

package utils

import (
    "os"
    "text/template"
)
func GenerateFile(path, tmpl string, data interface{}) error {
    f, err := os.Create(path)
    if err != nil {
        return err
    }
    defer f.Close()
    t, err := template.New("").Parse(tmpl)
    if err != nil {
        return err
    }
    return t.Execute(f, data)
}

在上述代码中，我们定义了一个名为GenerateFile的函数，它将生成一个文件并且将模板与数据传递给其以生成输出内容。其中，我们使用了text/template包，它是一个可进行文本模板处理的包，使用类似于许多其它语言的模板方式，因此，这样的话，我们可以非常方便地直接将模板和数据合并后输出。

此外，我们还需要一个默认的代码模板（项目名称为"awesome-app"）：

package main

var codeTemplate = `package {{.PackageName}} 
import (
    {{- range .Imports }}
    "{{.}}"
    {{- end }}
)
{{ range .Types -}}
type I{{.Name}}Service interface {
    Index(ctx context.Context) ([]{{.Name}}, error)
    Create(ctx context.Context, input *{{.Name}}) (*{{.Name}}, error)
}
type {{.Name}}Service struct {
    {{- range .Fields }}
    {{.Name}} {{.Package}}.{{.TypeName}}
    {{- end }}
}
func (s *{{.Name}}Service) Index(ctx context.Context) ([]{{.Name}}, error) {
    {{- /* implementation goes here */ }}
}
func (s *{{.Name}}Service) Create(ctx context.Context, input *{{.Name}}) (*{{.Name}}, error) {
    {{- /* implementation goes here */ }}
}
{{ end -}}`

在这个模板中，我们定义了一个包名，一些必要的导入和类型。我们还定义了一些公共类型和方法，并将其映射到创建的服务结构体上。使用文本模板，我们就可以直接将这些属性合并到结构体中。

2.4 编写自动生成代码的脚本

现在，我们已经具备了自动生成Go代码的基础：一个标记结构体的程序，一个可用的文本模板，以及将它们合并到一起的功能。

接下来，我们需要编写一个自动生成代码的脚本。下面是一个示例：

package main

import (
    "flag"
    "fmt"
    "go/parser"
    "go/token"
    "os"
    "path/filepath"
    "strings"
    "github.com/urfave/cli/v2"
)
var (
    packageFlag = flag.String("package", "", "package name")
)
func main() {
    app := cli.NewApp()
    app.Name = os.Args[0]
    app.Usage = "generate boilerplate code for types with `generate` tag"
    app.Version = "1.0.0"
    app.Commands = []*cli.Command{
        {
            Name:   "generate",
            Usage:  "generate boilerplate code for types with `generate` tag",
            Action: Generate,
            Flags: []cli.Flag{
                &cli.StringFlag{
                    Name:        "package",
                    Aliases:     []string{"p"},
                    Usage:       "package name",
                    Required:    true,
                    Destination: packageFlag,
                },
            },
        },
    }
    err := app.Run(os.Args)
    if err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "error: %v\n", err)
        os.Exit(1)
    }
}
func Generate(ctx *cli.Context) error {
    if *packageFlag == "" {
        return fmt.Errorf("package required")
    }
    args := ctx.Args()
    if len(args) == 0 {
        return fmt.Errorf("no files provided")
    }
    fset := token.NewFileSet()
    for _, arg := range args.Slice() {
        err := filepath.Walk(arg, func(path string, info os.FileInfo, err error) error {
            if err != nil {
                return err
            }
            if !(strings.HasSuffix(path, ".go") && !info.IsDir()) {
                return nil
            }
            file, err := parser.ParseFile(fset, path, nil, parser.ParseComments)
            if err != nil {
                return err
            }
            types := CollectTypes(file)
            if len(types) > 0 {
                err := GenerateCode(file, types)
                if err != nil {
                    return err
                }
            }
            return nil
        })
        if err != nil {
            return err
        }
    }
    return nil
}

上述程序使用了一些常见的软件包——filepath，go/parser，以及go/token。首先，它解析每个传递的Go源文件，并检查其中的结构体是否被标记过。如果有哪个结构体被标记，则会使用之前定义的代码模板为这个结构体生成服务和接口。我们使用walk函数来迭代指定的目录，然后找到Go文件，检查每一个文件，最后生成代码。

3. 总结

到这里，我们已经实现了使用Go语言进行代码自动生成的实践。在实践中，我们使用了Go语言自带的go generate工具，利用文本模板对标记结构体生成代码，最后通过遍历Go源文件来定位并执行生成代码的过程。通过这样的方法，我们已经可以实现快速编写、上线以及维护代码的需求。当然，这里我们只是提供了一个比较简单的实现方式，实践中还需要根据具体业务的需求来进行适当的组织与实现。