Go Modules知识点总结

前言

哈喽，大家好， 一般编程语言都会提供依赖库管理工具，例如python的pip、node.js的npm，java的maven，rust的cargo，Go语言也有提供自己的依赖库管理工具，Go语言在1.11提出了Go mod，每次版本或多或少都会对go.mod进行改进优化，go mod也越来越好，当前大多数公司都使用go mod来管理依赖库，所以本文我们一起来入门go mod（参考资料文末给出）；

Go Modules发展史

go get阶段

起初Go语言在1.5之前没有依赖管理工具，若想引入依赖库，需要执行go get命令将代码拉取放入GOPATH/src目录下，作为GOPATH下的全局依赖，这也就意味着没有版本控制及隔离项目的包依赖；

vendor阶段

为了解决隔离项目的包依赖问题，Go1.5版本推出了vendor机制，环境变量中有一个GO15VENDOREXPERIMENT需要设置为1，该环境变量在Go1.6版本时变成默认开启，目前已经退出了历史舞台；

vendor其实就是将原来放在GOPATH/src的依赖包放到工程的vendor目录中进行管理，不同工程独立地管理自己的依赖包，相互之间互不影响，原来是包共享的模式，通过vendor这种机制进行隔离，在项目编译的时候会先去vendor目录查找依赖，如果没有找到才会再去GOPATH目录下查找；

优点：保证了功能项目的完整性，减少了下载依赖包，直接使用vendor就可以编译

缺点：仍然没有解决版本控制问题，go get仍然是拉取最新版本代码；

社区管理工具

很多优秀的开发者在这期间也都实现了不错的包依赖管理工具，例如：

godep：https://github.com/tools/godep

govendor：https://github.com/kardianos/govendor

glide：https://github.com/Masterminds/glide

dep：https://github.com/golang/dep

dep应该是其中最成功的，得到了Go语言官方的支持，该项目也被放到了https://github.com/golang/dep，但是为什么dep没有称为官宣的依赖工具呢？

其实因为随着Russ Cox 与 Go 团队中的其他成员不断深入地讨论，发现 dep 的一些细节似乎越来越不适合 Go，因此官方采取了另起 proposal 的方式来推进，其方案的结果一开始先是释出 vgo，最终演变为我们现在所见到的 Go modules;

go modules

go modules是Russ Cox推出来的，发布于Go1.11，成长于Go1.12，丰富于Go1.13，正式于Go1.14推荐在生产上使用，几乎后续的每个版本都或多或少的有一些优化，在Go1.16引入go mod retract、在Go1.18引入go work工作区的概念，这些我们在本文都会介绍到；

Go Modules知识点

GO111MODULE环境变量

这个环境变量是Go Modules的开关，主要有以下参数：

• auto：只在项目包含了go.mod文件时启动go modules，在Go1.13版本中是默认值
• on：无脑启动Go Modules，推荐设置，Go1.14版本以后的默认值
• off：禁用Go Modules，一般没有使用go modules的工程使用；

我现在使用的Go版本是1.19.3，默认GO111MODULE=on，感觉该变量也会像GO15VENDOREXPERIMENT最终推出系统环境变量的舞台；

GOPROXY

该环境变量用于设置Go模块代理，Go后续在拉取模块版本时能够脱离传统的VCS方式从镜像站点快速拉取，GOPROXY的值要以英文逗号分割，默认值是https://proxy.golang.org,direct，但是该地址在国内无法访问，所以可以使用goproxy.cn来代替(七牛云配置)，设置命令：

go env -w GOPROXY=GOPROXY=https://goproxy.cn,direct

也可以使用其他配置，例如阿里配置：

go env -w GOPROXY=https://mirrors.aliyun.com/goproxy/

该环境变量也可以关闭，可以设置为"off"，禁止Go在后续操作中使用任何Go module proxy；

上面的配置中我们用逗号分割后面的值是direct，它是什么意思呢？

direct为特殊指示符，因为我们指定了镜像地址，默认是从镜像站点拉取，但是有些库可能不存在镜像站点中，direct可以指示Go回源到模块版本的源地址去抓取，比如github，当go module proxy返回404、410这类错误时，其会自动尝试列表中的下一个，遇见direct时回源地址抓取；

GOSUMDB

该环境变量的值是一个Go checksum database，用于保证Go在拉取模块版本时拉取到的模块版本数据未经篡改，若发现不一致会中止，也可以将值设置为off即可以禁止Go在后续操作中校验模块版本；

什么是Go checksum database?

Go checksum database主要用于保护Go不会从任何拉到被篡改过的非法Go模块版本，详细算法机制可以看一下：https://go.googlesource.com/proposal/+/master/design/25530-sumdb.md#proxying-a-checksum-database

GOSUMDB的默认值是sum.golang.org，默认值与自定义值的格式不一样，默认值在国内是无法访问，这个值我们一般不用动，因为我们一般已经设置好了GOPROXY，goproxy.cn支持代理sum.golang.org;

GOSUMDB的值自定义格式如下：

• 格式 1：<SUMDB_NAME>+<PUBLIC_KEY>。
• 格式 2：<SUMDB_NAME>+<PUBLIC_KEY> <SUMDB_URL>。

GONOPROXY/GONOSUMDB/GOPRIVATE

这三个环境变量放在一起说，一般在项目中不经常使用，这三个环境变量主要用于私有模块的拉取，在GOPROXY、GOSUMDB中无法访问到模块的场景中，例如拉取git上的私有仓库；

GONOPROXY、GONOSUMDB的默认值是GOPRIVATE的值，所以我们一般直接使用GOPRIVATE即可，其值也是可以设置多个，以英文逗号进行分割；例如：

$ go env -w GOPRIVATE="github.com/asong2020/go-localcache,git.xxxx.com"

也可以使用通配符的方式进行设置，对域名设置通配符号，这样子域名就都不经过Go module proxy和Go checksum database;

全局缓存

go mod download会将依赖缓存到本地，缓存的目录是GOPATH/pkg/mod/cache、GOPATH/pkg/sum，这些缓存依赖可以被多个项目使用，未来可能会迁移到$GOCACHE下面；

可以使用go clean -modcache清理所有已缓存的模块版本数据；

Go Modules命令

我们可以使用go help mod查看可以使用的命令：

$ go env -w GOPRIVATE="github.com/asong2020/go-localcache,git.xxxx.com"

go.mod文件

go.mod是启用Go modules的项目所必须且最重要的文件，其描述了当前项目的元信息，每个go.mod文件开头符合包含如下信息：

module：用于定义当前项目的模块路径（突破$GOPATH路径）

go：当前项目Go版本，目前只是标识作用

require：用设置一个特定的模块版本

exclude：用于从使用中排除一个特定的模块版本

replace：用于将一个模块版本替换为另外一个模块版本，例如chromedp使用golang.org/x/image这个package一般直连是获取不了的，但是它有一个github.com/golang/image的镜像，所以我们要用replace来用镜像替换它

restract：用来声明该第三方模块的某些发行版本不能被其他模块使用，在Go1.16引入

例子：

image-20230102181623314

接下来我们分模块详细介绍一下各部分；

module path

go.mod文件的第一行是module path，采用仓库+module name的方式定义，例如上面的项目：

module github.com/asong2020/go-localcache

因为Go module遵循语义化版本规范2.0.0，所以如果工程的版本已经大于2.0.0，按照规范需要加上major的后缀，module path改成如下：

module github.com/asong2020/go-localcache/v2
module github.com/asong2020/go-localcache/v3
......

go version

go.mod文件的第二行是go version，其是用来指定你的代码所需要的最低版本：

go 1.19.3

其实这一行不是必须的，目前也只是标识作用，可以不写；

require

require用来指定该项目所需要的各个依赖库以及他们的版本，从上面的例子中我们看到版本部分有不同的写法，还有注释，接下来我们来解释一下这部分；

indirect注释

github.com/davecgh/go-spew v1.1.0 // indirect

以下场景才会添加indirect注释：

• 当前项目依赖包A，但是A依赖包B，但是A的go.mod文件中缺失B，所以在当前项目go.mod中补充B并添加indirect注释
• 当前项目依赖包A，但是依赖包A没有go.mod文件，所以在当前项目go.mod中补充B并添加indirect注释
• 当前项目依赖包A，依赖包A又依赖包B，当依赖包A降级不在依赖B时，这个时候就会标记indirect注释，可以执行go mod tidy移除该依赖；

Go1.17版本对此做了优化，indirect 的 module 将被放在单独 require 块的，这样看起来更加清晰明了。

incompatible标记

我们在项目中会看到有一些库后面添加了incompatible标记：

github.com/dgrijalva/jwt-go v3.2.0+incompatible

jwt-go这个库就是这样的，这是因为jwt-go的版本已经大于2了，但是他们的module path仍然没有添加v2、v3这样的后缀，不符合Go的module管理规范，所以go module把他们标记为incompatible，不影响引用；

版本号

go module拉取依赖包本质也是go get行为，go get主要提供了以下命令：

go get拉取依赖包取决于依赖包是否有发布的tags：

1. 拉取的依赖包没有发布tags

• 默认取主分支最近一次的commit的commit hash，生成一个伪版本号

2 . 拉取的依赖包有发布tags

• 如果只有单个模块，那么就取主版本号最大的那个tag
• 如果有多个模块，则推算相应的模块路径，取主版本号最大的那个tag

没有发布的tags：

github.com/alecthomas/template v0.0.0-20190718012654-fb15b899a751

v0.0.0：根据commit的base version生成的：

• 如果没有base version，那么就是vx.0.0的形式
• 如果base version是一个预发版本，那么就是vx.y.z-pre.0的形式
• 如果base version是一个正式发布的版本，那么它就patch号加1，就是vx.y.(z+1)-0的形式

20190718012654：是这次提交的时间，格式是yyyyMMddhhmmss

fb15b899a751：是这个版本的commit id，通过这个可以确定这个库的特定的版本

github.com/beego/bee v1.12.0

replace

replace用于解决一些错误的依赖库的引用或者调试依赖库；

场景举例：

举例1：

日常开发离不开第三方库，大部分场景都可以满足我们的需要，但是有些时候我们需要对依赖库做一些定制修改，依赖库修改后，我们想引起最小的改动，就可以使用replace命令进行重新引用，调试也可以使用replace进行替换，Go1.18引入了工作区的概念，调试可以使用work进行代替，后面会介绍；

举例2：

golang.org/x/crypto库一般我们下载不下来，可以使用replace引用到github.com/golang/crypto：

go mod edit -replace golang.org/x/crypto=github.com/golang/crypto@v0.0.0-20160511215533-1f3b11f56072

exclude

用于跳过某个依赖库的版本，使用场景一般是我们知道某个版本有bug或者不兼容，为了安全起可以使用exclude跳过此版本；

exclude (
 go.etcd.io/etcd/client/v2 v2.305.0-rc.0
)

retract

这个特性是在Go1.16版本中引入，用来声明该第三方模块的某些发行版本不能被其他模块使用；

使用场景：发生严重问题或者无意发布某些版本后，模块的维护者可以撤回该版本，支持撤回单个或多个版本；

这种场景以前的解决办法：

维护者删除有问题版本的tag，重新打一个新版本的tag；

使用者发现有问题的版本tag丢失，手动介入升级，并且不明真因；

引入retract后，维护者可以使用retract在go.mod中添加有问题的版本：

// 严重bug...
retract (
  v0.1.0
  v0.2.0
)

重新发布新版本后，在引用该依赖库的使用执行go list可以看到 版本和"严重bug..."的提醒；

该特性的主要目的是将问题更直观的反馈到开发者的手中；

go.sum文件

go.sun文件也是在go mod init阶段创建，go.sum的介绍文档偏少，我们一般也很少关注go.sum文件，go.sum主要是记录了所有依赖的module的校验信息，内容如下：

image-20230102193717816

从上面我们可以看到主要是有两种形式：

• h1:
• /go.mod h1:

其中module是依赖的路径，version是依赖的版本号。hash是以h1:开头的字符串，hash 是 Go modules 将目标模块版本的 zip 文件开包后，针对所有包内文件依次进行 hash，然后再把它们的 hash 结果按照固定格式和算法组成总的 hash 值。

h1 hash 和 go.mod hash两者要不同时存在，要不就是只存在go.mod hash，当Go认为肯定用不到某个版本的时候就会省略它的h1 hash，就只有go.mod hash；

Go Modules在项目中使用

使用go modules的一个前置条件是Go语言版本大于等于Go1.11；

然后我们要检查环境变量GO111MODULE是否开启，执行go env查看：

$ go env
GO111MODULE=off

执行如下命令打开go mod：

$ go env -w GO111MODULE=on

接下来我们随意创建一个项目：

$ mkdir -p asong/demo
$ cd asong/demo

执行go mod init初始化该项目：

$ go mod init github.com/asong/demo
go: creating new go.mod: module github.com/asong/demo

接下来我们在demo目录下创建main.go文件，写下如下代码：

package main

import (
 "fmt"
 cache "github.com/asong2020/go-localcache"
)

func main() {
 c, err := cache.NewCache()
 if err != nil {
  return
 }
 key := "asong"
 value := []byte("公众号：Golang梦工厂")
 err = c.Set(key, value)
 if err != nil {
  return
 }
 entry, err := c.Get(key)
 if err != nil {
  return
 }
 fmt.Printf("get value is %s\n", string(entry))

 err = c.Delete(key)
 if err != nil {
  return
 }
}

然后执行go mod tidy命令：

image-20230102202521167

自动根据main.go文件更新依赖，我们再看一下go.mod文件：

image-20230102202600643

以上就是在项目对go.mod的简单使用；

go1.18新特性：工作区

工作区用来解决什么问题？

场景1：我们有时在本地会对一些三方依赖库进行特制修改，然后想在项目修改依赖库引用到本地进行调试，这时我们可以使用replace做替换，这样就可以在本地进行开发联调，这样虽然可以解决问题，但是会存在问题，因为是在项目的go.mod文件直接修改的，如果误传到远程仓库，会影响到其他开发同学；

场景2：我们在本地开发了一些依赖库，这时想在本地测试一下，还未发到远程仓库，那么我们在其他项目中引入该依赖库后，执行go mod tidy就会报远程库没有找到的问题，所以就必须要把依赖库先推送到远程，在引用调试；

正是这些问题，Go语言在Go1.18正式增加了go work工作区的概念，其实就是将N个Go Module组成一个Go Work，工作区的读取优先级是最高的，执行go help work可以查看go work提供的功能：

$ go help work
Usage:

        go work <command> [arguments]

The commands are:

        edit        edit go.work from tools or scripts
        init        initialize workspace file
        sync        sync workspace build list to modules
        use         add modules to workspace file

Use "go help work <command>" for more information about a command.

执行go work init命令初始化一个新的工作区，在项目中生成一个go.work文件：

go 1.18
// 多模块添加
use (...)

replace XXXXX => XXXX v1.4.5

go.work文件与go.mod文件语法一致，go.work支持三个指令：

• go：声明go版本号
• use：声明应用所依赖模块的具体文件路径，路径可以是绝对路径或相对路径，即使路径是当前应用目录外也可
• replace：声明替换某个模块依赖的导入路径，优先级高于 go.mod 中的 replace 指令；

所以针对上述场景，我们使用go work init命令在项目中对本地依赖库进行关联即可解决，后续我们只需要在git配置文件中添加go.work文件不推送到远程即可；

我们也可以在编译时通过-workfile=off指令禁用工作区模式：

$ go build -workfile=offf .

go.work的推出主要是用于在本地调试，不会因为修改go.mod引入问题；

参考文献

• [Go1.18 新特性：多 Module 工作区模式]
• [Go Modules 终极入门]
• [Go mod 七宗罪]
• 深入Go Module之go.mod文件解析

总结

现在大小公司的项目应该都已经在使用Go Modules进行依赖包管理了，虽然Go Modules相比于Maven、npm还不是很完善，但也在不断地进行优化，变得越来越好，如果你现在项目还没有使用go modules，可以准备将项目迁移到go mod了，推荐你使用；

好啦，本文到这里就结束了，我们下期见。

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