Nauka programování v jazyce Go Počítačový Kurz

1. Úvod do jazyka Go

• Co je Go (Golang)?
• Historie a designové filozofie jazyka Go
• Go jako jazyk pro vývoj webu a systémů
• Кlíčové charakteristiky:
  • Statické typování
  • Jednoduchost a čitelnost
  • Rychlé kompilace
  • Vestavěná konkurence
  • Sběr nevyužité paměti
  • Křížové kompilace
• Обecné případné použití Go
• Výhody a omezení Go
• Porovnání Go s C/C++, JavaScriptem, Ruby, Pythonem a Javou
• Pochopení ekosystému Go
• Přehled standardní knihovny Go
• Moduly Go a správa závislostí
• Anatomie aplikace v Go
• Praktická cvičení: Prozkoumat a spustit jednoduchý program v Go

2. Nastavení vývojového prostředí Go

• Instalace Go
• Pochopení nástrojového řetězce Go
• Nastavení proměnných prostředí
• Výběr IDE nebo editoru kódu
• Použití příkazového řádku s Go
• Vytvoření pracovního prostoru Go
• Pochopení struktury projektu Go
• Inicializace projektu pomocí Go Modules
• Použití go mod init
• Správa závislostí pomocí go get
• Aktualizace a kontrola závislostí
• Formátování zdrojového kódu pomocí gofmt
• Spouštění programů pomocí go run
• Kompilace aplikací pomocí go build
• Instalace aplikací Go
• Křížová kompilace aplikací
• Praktická cvičení: Vytvořit a nakonfigurovat projekt Go uvnitř kontejneru

3. Proměnné, konstanty a typy v Go

• Deklarace proměnných
• Explicitní vs. odvozené typy
• Krátké deklaráce proměnných
• Konstanty
• Nulové hodnoty
• Rozsah a doba života proměnných
• Základní datové typy:
  • Celá čísla
  • Čísla s plovoucí desetinnou čárkou
  • Komplexní čísla
  • Booleovy hodnoty
  • Řetězce
• Konverze typů
• Práce s Unicodem a UTF-8
• Rune a bajty
• Náhrada více proměnných
• Pochopení bezpečnosti typů
• Cvičení: Vytvořit malý program pro zpracování dat z příkazového řádku

4. Operátory a výrazy

• Aritmetické operátory
• Porovnávací operátory
• Logické operátory
• Přiřazovací operátory
• Inkrement a dekrement
• Priorita operátorů
• Práce s výpočty celých a reálných čísel
• Vyhnout se běžným chybám při konverzi typů
• Cvičení: Implementovat výpočty a logiku validace

5. Dátumy, časy a formátování

• Použití balíčku time
• Vytváření a manipulace s data
• Získání aktuálního času
• Časová pásma a lokace
• Parsování dat a času
• Formátování dat a času
• Výpočet trvání
• Práce s Unixovými časovými pečetěmi
• Zpracování časových limitů
• Cvičení: Přidat časové značky a výpočet trvání do aplikace

6. Pole, řetězce, mapy a struktury

Pole

• Deklarace polí
• Inicializace polí
• Přecházení přes pole
• Viřrozměrná pole

Řetězce (Slices)

• Pochopení rozdílu mezi řetězci a poli
• Vytváření řetězců
• Přidávání prvků
• Kopírování řetězců
• Délka a kapacita řetězců
• Rozkrojení řetězců
• Běžné pasti při práci s řetězci

Mapy

• Vytváření map
• Přidávání a odstraňování položek
• Kontrola existence klíče
• Přecházení přes mapy
• Mapy obsahující komplexní data

Struktury

• Definice struktur

• Pole struktur

• Inicializace struktur

• Zaznížené struktury

• Anonymní struktury

• Metody struktur

• JSON tagy struktur

• Praktická cvičení: Modelovat uživatele, produkty a data aplikace pomocí struktur, řetězců a map

7. Podmíněná logika a smyčky

• Příkazy if
• else a else if
• Deklarace proměnných uvnitř podmínek
• Smyčky for
• Neomezené smyčky
• Podmínky smyček
• break a continue
• Přecházení pomocí range
• Zaznížené smyčky
• Příkazy switch
• Switche založené na výrazech
• Více případů
• Výchozí případ
• Typové switche
• Cvičení: Implementovat logiku validace a zpracování aplikace

8. Funkce

• Definice funkcí
• Parametry funkcí
• Vratné hodnoty
• Více vratných hodnot
• Pojmenované vratné hodnoty
• Variadické funkce
• Anonymní funkce
• Hodnoty funkcí
• Uzavřené funkce (closures)
• Rekurze
• Předávání funkcí jako argumentů
• Funkce vracující chyby
• Design malých, opakovatelně použitelných funkcí
• Cvičení: Refaktorovat stávající kód do opakovatelně použitelných funkcí

9. Ukazatele a pojmy paměti

• Co je ukazatel?
• Operátory adresy a dereference
• Ukazatele a parametry funkcí
• Přijímající ukazatele
• Ukazatele na struktury
• Nil ukazatele
• Kdy používat ukazatele
• Semantika hodnoty vs. odkazu
• Pochopení správy paměti a sběru nevyužité paměti v Go
• Běžné chyby s ukazateli
• Praktická cvičení: Změnit data aplikace pomocí ukazatelů

10. Vytváření webové aplikace v Go

• Přehled webových schopností Go
• Úvod do balíčku net/http
• Vytvoření HTTP serveru
• HTTP požadavky a odpovědi
• HTTP metody
• URL požadavků a parametry dotazu
• HTTP hlavičky
• HTTP stavové kódy
• Základy routingu
• Vytvoření handlerů
• Zpracování dat formulářů
• Servisování statických souborů
• Práce s HTML šablonami
• Proměnné šablon a struktur řízení
• Strukturace webové aplikace
• Praktická cvičení: Vytvořit základní webový server v Go

11. Vytváření RESTful webových služeb

• Základy REST architektury
• Design API koncových bodů
• GET, POST, PUT, PATCH a DELETE
• Práce s JSON
• Kódování a dekódování JSON
• Validace požadavků
• HTTP stavové kódy
• Chybové odpovědi
• Parametry dotazu a cesty
• Struktury API odpovědí
• Oddělení handlerů od obchodní logiky
• Praktická cvičení: Vytvořit CRUD REST API

12. Go runtime, kompilace a stavby projektů

• Pochopení Go kompilátoru
• Proces stavby Go
• go run
• go build
• go install
• go test
• Přepínače stavby
• Konfigurace specifická pro prostředí
• Stavba pro různé operační systémy a architektury
• Vytváření samostatných binárních souborů
• Správa konfigurace aplikace
• Cvičení: Sestavit aplikaci pro více platform

13. Práce se soubory a webem

• Otevření a uzavření souborů
• Čtení souborů
• Zápis souborů
• Vytváření adresářů
• Metadata souborů
• Bufrovaný I/O
• Práce s datovými toky
• Čtení a zápis JSON souborů
• HTTP klienti
• Odesílání odchozích HTTP požadavků
• Zpracování chyb HTTP klientu
• Časové limity a zrušení
• Zpracování API odpovědí
• Praktická cvičení: Získat data z externího API a uložit je lokálně

14. Zpracování chyb a ladění

• Přístup Go k chybám
• Vrácení chyb z funkcí
• Kontrola chyb
• Vytváření vlastních chyb
• Zabalení chyb (wrapping errors)
• Přidání kontextu k chybám
• errors.Is a errors.As
• Panika a obnova
• Kdy používat panic
• Ladění běžných problémů v Go
• Logování aktivity aplikace
• Používání nástrojů pro ladění Go
• Cvičení: Diagnostikovat a opravit úmyslně zavedené chyby aplikace

15. Rozhraní a abstrakce

• Co je rozhraní?
• Implicitní implementace rozhraní
• Definice rozhraní
• Hodnoty rozhraní
• Prázdná rozhraní / any
• Typové asertce
• Typové switche
• Implementace ukazateli vs. hodnotou
• Design malých rozhraní
• Inverze závislostí
• Používání rozhraní pro testování
• Snižování vazby aplikace
• Praktická cvičení: Zavést rozhraní do ukázkové webové aplikace

16. Balíčky a organizace projektu

• Vytváření balíčků
• Pojmenovací konvence balíčků
• Exportované a neexportované identifikátory
• Importování balíčků
• Inicializace balíčků
• Organizace vrstev aplikace
• Vnitřní balíčky
• Správa závislostí pomocí Go Modules
• Semantické verzování
• Používání balíčků třetích stran
• Vyhnutí se cyklickým závislostem
• Design udržitelných projektů Go
• Cvičení: Refaktorovat aplikaci do samostatných balíčků

17. Konkurence pomocí goroutin

• Co je konkurence?
• Goroutiny
• Spouštění goroutin
• Pochopení lehkého konkurentního provádění
• Výzvy synchronizace
• Sdílený stav
• Stavy závodů
• Použití sync.WaitGroup
• Exkluzivní uzamykatelé a čtenáři-zapisovatelé
• Atomické operace
• Praktická cvičení: Převést sekvenční úkol na konkurentní zpracování

18. Kanály

• Pochopení kanálů
• Odesílání a přijímání hodnot
• Bufrované vs. nebufrované kanály
• Blokovací chování
• Zavírač kanálů
• Přecházení přes kanály
• Kanály s směrováním
• Komunikace založená na kanálech
• Příkazy Select
• Časové limity a zrušení
• Vzor pracovního bazénu
• Vzor producenta/spotřebitele
• Praktická cvičení: Vytvořit konkurentní systém pracovníků

19. Kontext a správa požadavků

• Proč jsou kontexty důležité ve webových aplikacích
• context.Context
• Kontext v rozsahu požadavku
• Zrušení
• Konečné termíny
• Časové limity
• Propagace kontextu přes vrstvy aplikace
• Zrušení operací databáze nebo HTTP
• Vyhnutí se špatnému použití kontextu
• Cvičení: Přidat zrušení požadavků a časové limity do webové aplikace

20. Testování aplikací v Go

• Proč je automatizované testování důležité
• Písání unit testů
• Balíček testing
• Testovací funkce
• Pojmenovací konvence testů
• Tabulkové testy
• Testování chyb
• Testování HTTP handlerů
• HTTP testovací servery
• Testovací fixtury
• Krytí testy
• Benchmarky
• Příklad testů
• Testování rozhraní pomocí mocků nebo falešných objektů
• Praktická cvičení: Vytvořit sadu testů pro ukázkovou aplikaci

21. Optimalizace výkonu

• Pochopení výkonu aplikací v Go
• Identifikace úzkých míst
• Výkon CPU vs. paměti
• Efektivní datové struktury
• Snižování zbytečných alokací
• Řetězce, bajty a buffery
• Správa goroutin
• Vyhnutí se nadměrné konkurenci
• Strategie cachování
• Zvážení databáze a sítě
• Profiling aplikací
• Benchmarky a testování výkonu
• Používání nástrojů pro profiling Go
• Cvičení: Zprofiltovat a optimalizovat úmyslně neefektivní aplikaci

22. Bezpečnost a robustní praktiky webových aplikací

• Validace uživatelského vstupu
• Bezpečné zpracování HTTP požadavků
• Předcházení běžným webovým zranitelnostem
• Bezpečné zpracování chyb
• Koncepty autentizace a autorizace
• Správa tajných informací a konfigurace
• Bezpečná HTTP komunikace
• Vyhnutí se citlivým informacím v logu
• Správa závislostí a aktualizace
• Limity zdrojů a časové limity požadavků
• Cvičení: Prohlédnout a zpevnit ukázkové API

23. Logování aplikací a observabilita

• Základy logování
• Strukturované logování
• Úrovně logů
• Logování požadavků
• Logování chyb
• Korelace a ID požadavků
• Monitorování chování aplikace
• Základní metriky
• Koncové body pro kontrolu zdraví
• Diagnostika produkčních problémů
• Praktická cvičení: Přidat strukturované logování a kontroly zdraví

24. Kontejnerizace aplikace Go

• Proč používat kontejnery?
• Aplikace Go a kontejnerizace
• Seznámení se s Dockerfile
• Stadiumové stavby (multi-stage builds)
• Vytvoření minimálního runtime obrazu
• Správa konfigurace pomocí proměnných prostředí
• Kontejnerová síť
• Uvolňování portů aplikace
• Spouštění aplikace v kontejneru
• Testování kontejnerizované aplikace
• Praktická cvičení: Zabalit ukázkovou aplikaci Go jako produkčně připravený kontejner

25. Nasazení

• Příprava aplikace pro produkci
• Stavba produkčních binárních souborů
• Konfigurace prostředí
• Kontejnerové nasazení
• Architektura nasazení
• Obrácené proxy
• Zvážení HTTPS/TLS
• Kontroly zdraví aplikace
• Průběžné vypnutí
• Zpracování signálů operačního systému
• Škálování webových aplikací Go
• Vodorovné vs. vertikální škálování
• Základní odstraňování problémů při nasazení
• Praktická cvičení: Nasadit ukázkovou webovou aplikaci

26. Capstone: Kompletní webová aplikace v Go

Účastníci propojují koncepty vytvářením kompletní aplikace.

Projekt může zahrnovat:

• Inicializace projektu pomocí Go Modules
• Organizace balíčků
• HTTP routing
• REST API koncové body
• Zpracování JSON požadavků a odpovědí
• Validace vstupu
• Zpracování chyb
• Rozhraní
• Konkurentní zpracování
• Komunikace s externím API
• Persiste souborů nebo databáze
• Automatizované testy
• Logování
• Zvážení výkonu
• Kontejnerizace
• Produkční konfigurace
• Nasazení

27. Recenz a nejlepší praktiky

• Přezkum základní syntaxe Go
• Pojmenovací konvence kódu Go
• Psaní idiomatického Go
• Držení kódu jednoduchým
• Efektivní design balíčků
• Najlepší praktiky zpracování chyb
• Principy designu rozhraní
• Najlepší praktiky konkurence
• Strategie testování
• Zvážení výkonu
• Udržitelnost a čitelnost
• Běžné chyby nováčků v Go
• Odporúčané přístupy pro pokračování vývoje v Go

28. Závěr

• Přezkum klíčových konceptů
• Přezkum dokončené webové aplikace
• Otázky a diskuse
• Odstraňování problémů v běžných reálných scénářích
• Odporúčané další kroky pro vývoj v Go
• Další knihovny a zdroje ekosystému Go
• Další příležitosti pro stavbu produkčních služeb v Go