Μάθηση Προγραμματισμού Go Κομμάτι εκπαίδευσης

1. Εισαγωγή στο Go

• Τι είναι το Go (Golang);
• Ιστορία και φιλοσοφία σχεδιασμού του Go
• Το Go ως γλώσσα προγραμματισμού web και συστημάτων
• Βασικά χαρακτηριστικά:
  • Στατικό τύποισμα
  • Απλότητα και αναγνωσιμότητα
  • Γρήγορη μεταγλώττιση
  • Ενσωματωμένη παράλληλη εκτέλεση (concurrency)
  • Συλλογή αποβλήτων (garbage collection)
  • Μεταγλώττιση σε πολλές πλατφόρμες (cross-platform)
• Κοινές χρήσεις του Go
• Πλεονεκτήματα και περιορισμοί του Go
• Σύγκριση του Go με C/C++, JavaScript, Ruby, Python και Java
• Κατανόηση της οικογένειας λογισμικού του Go
• Σύνοψη της τυπικής βιβλιοθήκης του Go
• Μονάδες Go (Go modules) και διαχείριση εξαρτήσεων
• Ανατομία μιας εφαρμογής Go
• Πρακτική άσκηση: Εξέταση και εκτέλεση ενός απλού προγράμματος Go

2. Ρύθμιση του Περιβάλλοντος Ανάπτυξης Go

• Εγκατάσταση του Go
• Κατανόηση της συσκευής εργαλείων Go (toolchain)
• Ρύθμιση μεταβλητών περιβάλλοντος
• Επιλογή IDE ή επεξεργαστή κώδικα
• Χρήση γραμμής εντολών με Go
• Δημιουργία χώρου εργασίας Go
• Κατανόηση της δομής έργου Go
• Εκκίνηση έργου με Go Modules
• Χρήση της εντολής go mod init
• Διαχείριση εξαρτήσεων με go get
• Ενημέρωση και έλεγχος εξαρτήσεων
• Διαμόρφωση πηγαίου κώδικα με gofmt
• Εκτέλεση προγραμμάτων με go run
• Δημιουργία εφαρμογών με go build
• Εγκατάσταση εφαρμογών Go
• Σταυρωτή μεταγλώττιση (cross-compiling) εφαρμογών
• Πρακτική άσκηση: Δημιουργία και ρύθμιση έργου Go μέσα σε δοχείο (container)

3. Μεταβλητές, Σταθερές και Τύποι στο Go

• Διακήρυξη μεταβλητών
• Σημαντικοί έναντι συμπεραφώντες τύποι
• Σύντομες διακηρύξεις μεταβλητών
• Σταθερές
• Μηδενικές τιμές
• Εμβέλεια και διάρκεια ζωής μεταβλητών
• Πρωταρχικοί τύποι δεδομένων:
  • Ακέραιοι αριθμοί
  • Αριθμοί κινητής υποδιαστολής
  • Πλεγματικοί αριθμοί
  • Μοναδικά (Booleans)
  • Χαρακτήρες (Strings)
• Μετατροπές τύπων
• Εργασία με Unicode και UTF-8
• Runes και bytes
• Πολλαπλή ανάθεση μεταβλητών
• Κατανόηση της ασφάλειας τύπων
• Άσκηση: Δημιουργία ενός μικρού προγράμματος επεξεργασίας δεδομένων στη γραμμή εντολών

4. Θέτες και Εκφράσεις

• Αριθμητικοί θέτες
• Θέτες σύγκρισης
• Λογικοί θέτες
• Θέτες ανάθεσης
• Αύξηση και μείωση
• Προτεραιότητα θέτων
• Εργασία με ακέραιες και κινητής υποδιαστολής πράξεις
• Αποφυγή συνηθισμένων σφαλμάτων μετατροπής τύπων
• Άσκηση: Υλοποίηση υπολογισμών και λογικής επικύρωσης

5. Ημερομηνίες, Χρόνος και Διαμόρφωση

• Χρήση του πακέτου time
• Δημιουργία και χειρισμός ημερομηνιών
• Λήψη τρέχουσας ώρας
• Ζώνες ώρας και τοποθεσίες
• Ερμηνεία ημερομηνιών και χρόνων
• Διαμόρφωση ημερομηνιών και χρόνων
• Υπολογισμός διάρκειας
• Εργασία με σφραγίδες Unix
• Χειρισμός χρονικών ορίων (timeouts)
• Άσκηση: Προσθήκη σφραγίδων χρόνου και υπολογισμών διάρκειας σε εφαρμογή

6. Πίνακες, Τομές, Χαρτογράφημα και Δομές

Πίνακες

• Διακήρυξη πινάκων
• Προαραίτηση πινάκων
• Διαχείριση πινάκων
• Πολυδιάστατοι πίνακες

Τομές (Slices)

• Κατανόηση τομών έναντι πινάκων
• Δημιουργία τομών
• Προσθήκη στοιχείων
• Αντιγραφή τομών
• Μήκος και ικανότητα τομών
• Τομές των τομών
• Συνηθισμένα σφάλματα στις τομές

Χαρτογράφημα (Maps)

• Δημιουργία χαρτογραφημάτων
• Προσθήκη και αφαίρεση εγγραφών
• Έλεγχος ύπαρξης κλειδιού
• Διαχείριση χαρτογραφημάτων
• Χαρτογράφημα που περιέχουν σύνθετα δεδομένα

Δομές (Structs)

• Ορισμός δομών

• Πεδία δομών

• Προαραίτηση δομών

• Νεστρωμένες δομές

• Ανώνυμες δομές

• Μέθοδοι δομών

• Ετικέτες JSON για δομές

• Πρακτική άσκηση: Μοντελοποίηση χρηστών, προϊόντων και δεδομένων εφαρμογής χρησιμοποιώντας δομές, τομές και χαρτογραφήματα

7. Συνθήκη Λογικής και Βρόχοι

• Εντολές if
• else και else if
• Διακήρυξη μεταβλητών μέσα σε συνθήκες
• Βρόχοι for
• Άπειροι βρόχοι
• Συνθήκες βρόχου
• break και continue
• Διαχείριση με range
• Νεστρωμένοι βρόχοι
• Εντολές switch
• Switch βασισμένο σε εκφράσεις
• Πολλαπλές περιπτώσεις
• Προεπιλεγμένες περιπτώσεις
• Type switches
• Άσκηση: Υλοποίηση λογικής επικύρωσης και επεξεργασίας εφαρμογής

8. Λειτουργίες (Functions)

• Ορισμός λειτουργιών
• Παράμετροι λειτουργιών
• Επιστροφικές τιμές
• Πολλαπλές επιστροφικές τιμές
• Ονομασμένες επιστροφικές τιμές
• Μεταβλητικές λειτουργίες (Variadic functions)
• Ανώνυμες λειτουργίες
• Τιμές λειτουργιών
• Κλείστες (Closures)
• Αναδρομική λειτουργία
• Πέρασμα λειτουργιών ως οριζόμενα
• Λειτουργίες που επιστρέφουν σφάλματα
• Σχεδιασμός μικρών, επαναχρησιμοποιήσιμων λειτουργιών
• Άσκηση: Επικατασκευή υπάρχοντος κώδικα σε επαναχρησιμοποιήσιμες λειτουργίες

9. Συμβολιστές (Pointers) και Έννοιες Μνήμης

• Τι είναι ένας συμβολιστής;
• Θέτες διευθύνσεως και αποσυνδέσεως (dereference)
• Συμβολιστές και παράμετροι λειτουργιών
• Δομικά σημεία λήψης (Pointer receivers)
• Συμβολιστές προς δομές
• Nil συμβολιστές
• Πότε να χρησιμοποιείτε συμβολιστές
• Σημασιολογία τιμής έναντι αναφοράς
• Κατανόηση της διαχείρισης μνήμης και συλλογής αποβλήτων του Go
• Συνηθισμένα σφάλματα συμβολιστών
• Πρακτική άσκηση: Τροποποίηση δεδομένων εφαρμογής χρησιμοποιώντας συμβολιστές

10. Δημιουργία Web Εφαρμογής σε Go

• Σύνοψη των ικανοτήτων web του Go
• Εισαγωγή στο πακέτο net/http
• Δημιουργία διακομιστή HTTP
• Αιτήματα HTTP και απαντήσεις
• Μέθοδοι HTTP
• Διευθύνσεις URL αιτήματος και παράμετροι ερωτήσεως
• Κεφαλίδες HTTP
• Κώδικες κατάστασης HTTP
• Βασικές έννοιες διαδρομής (routing)
• Δημιουργία διαχειριστών (handlers)
• Χειρισμός δεδομένων φόρμας
• Προσφορά στατικών αρχείων
• Εργασία με πρότυπα HTML
• Μεταβλητές πρότυπων και δομές ελέγχου
• Δομή web εφαρμογής
• Πρακτική άσκηση: Δημιουργία βασικού διακομιστή web σε Go

11. Δημιουργία RESTful Υπηρεσίας Web

• Βασικές αρχιτεκτονικές REST
• Σχεδιασμός σημείων πρόσβασης API
• GET, POST, PUT, PATCH και DELETE
• Εργασία με JSON
• Κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση JSON
• Επικύρωση αιτήματος
• Κώδικες κατάστασης HTTP
• Απαντήσεις σφάλματος
• Παράμετροι ερωτήσεως και παράμετροι διαδρομής
• Δομές απάντησης API
• Διαχωρισμός διαχειριστών από την επιχειρηματική λογική
• Πρακτική άσκηση: Δημιουργία CRUD REST API

12. Χειρισμός Εκτέλεσης, Μεταγλώττιση και Συναρτήσεις Ανάπτυξης Έργου Go

• Κατανόηση του μεταγλωττιστή Go
• Διαδικασία δημιουργίας (build process) του Go
• go run
• go build
• go install
• go test
• Σημαίες μεταγλώττισης (build flags)
• Ρύθμιση ειδικού περιβάλλοντος
• Δημιουργία για διαφορετικά λειτουργικά συστήματα και αρχιτεκτονικές
• Παραγωγή αυτόνομων δυαδικών αρχείων
• Διαχείριση ρυθμίσεων εφαρμογής
• Άσκηση: Μεταγλώττιση της εφαρμογής για πολλαπλές πλατφόρμες

13. Εργασία με Αρχεία και Web

• Άνοιγμα και κλείσιμο αρχείων
• Ανάγνωση αρχείων
• Εγγραφή αρχείων
• Δημιουργία καταλόγων
• Μεταδεδομένα αρχείων
• Προ-συνδεδεμένο I/O
• Εργασία με ροές (streams)
• Ανάγνωση και εγγραφή αρχείων JSON
• Πελάτες HTTP
• Δημιουργία εξερχόμενων αιτήσεων HTTP
• Χειρισμός σφαλμάτων πελάτη HTTP
• Χρονικά όρια (timeouts) και ακύρωση
• Επεξεργασία απαντήσεων API
• Πρακτική άσκηση: Ανάκτηση δεδομένων από εξωτερική API και τοπική διατήρησή τους

14. Χειρισμός Σφαλμάτων και Επεξεργασία Αποθρέσκειας (Debugging)

• Προσέγγιση σφαλμάτων του Go
• Επιστροφή σφαλμάτων από λειτουργίες
• Έλεγχος σφαλμάτων
• Δημιουργία προσαρμοσμένων σφαλμάτων
• Αμφιπλέγμασμα σφαλμάτων (Wrapping errors)
• Προσθήκη ngữ cảnh (context) στα σφάλματα
• errors.Is και errors.As
• Εξαφάνιση (Panic) και ανάκτηση (recovery)
• Πότε να χρησιμοποιείτε panic
• Επεξεργασία κοινών προβλημάτων Go
• Ημερολόγιο δραστηριοτήτων εφαρμογής
• Χρήση εργαλείων αποσφαλμάτωσης Go
• Άσκηση: Διάγνωση και διόρθωση σκόπιμα εισαγόμενων σφαλμάτων εφαρμογής

15. Διεπαφές (Interfaces) και Αφαίρεση (Abstraction)

• Τι είναι μια διεπαφή;
• Συνοπτική υλοποίηση διεπαφής
• Ορισμός διεπαφών
• Τιμές διεπαφών
• Κενές διεπαφές / any
• Διεκρίσεις τύπων (Type assertions)
• Type switches
• Σημασιολογία τιμής έναντι σημασιολογίας αναφοράς
• Σχεδιασμός μικρών διεπαφών
• Αναίρεση εξαρτήσεων
• Χρήση διεπαφών για δοκιμές
• Μείωση σύζευξης (coupling) εφαρμογής
• Πρακτική άσκηση: Εισαγωγή διεπαφών στην παράδειγμα εφαρμογή web

16. Πακέτα (Packages) και Οργάνωση Έργου

• Δημιουργία πακέτων
• Συνήθειες ονοματοδοσίας πακέτων
• Εξωτερικά και εσωτερικά ονόματα (identifiers)
• Εισαγωγή πακέτων
• Εκκίνηση πακέτων
• Οργάνωση επιπέδων εφαρμογής
• Εσωτερικά πακέτα
• Διαχείριση εξαρτήσεων με Go Modules
• Σημασιολογική βεράκωση (Semantic versioning)
• Χρήση πακέτων τρίτων
• Αποφυγή κυκλικών εξαρτήσεων
• Σχεδιασμός συντηρήσιμων έργων Go
• Άσκηση: Επικατασκευή της εφαρμογής σε ξεχωριστά πακέτα

17. Παράλληλη Εκτέλεση με Goroutines

• Τι είναι παράλληλη εκτέλεση (concurrency);
• Goroutines
• Εκκίνηση goroutines
• Κατανόηση ελαφριάς παράλληλης εκτέλεσης
• Προκλήσεις συγχρονισμού
• Κοινοποιημένη κατάσταση
• Συνθήκες ανταγωνισμού (Race conditions)
• Χρήση sync.WaitGroup
• Αμοιβαίο αποκλεισμό (Mutexes) και ανάγνωση/εγγραφή mutexes
• Ατομικές λειτουργίες
• Πρακτική άσκηση: Μετατροπή μιας αλληλοπληθωμένης λειτουργίας σε παράλληλη επεξεργασία

18. Κανάλια (Channels)

• Κατανόηση καναλιών
• Αποστολή και λήψη τιμών
• Βοηθούμενα έναντι μη βοηθουμένων καναλιών
• Συμπεριφορά αποκλεισμού (Blocking behavior)
• Κλείσιμο καναλιών
• Διαχείριση μέσω range σε κανάλια
• Κανάλια κατεύθυνσης
• Επικοινωνία βασισμένη σε κανάλια
• Εντολές Select
• Χρονικά όρια (timeouts) και ακύρωση
• Στρατηγικές worker-pool
• Παράδειγμα παραγωγής/κατανάλωσης
• Πρακτική άσκηση: Δημιουργία συστήματος παράλληλων εργαζομένων

19. Πλαγία (Context) και Διαχείριση Αιτήσεων

• Γιατί οι πλαγίες (context) είναι σημαντικές σε web εφαρμογές
• context.Context
• Πλαγίες επιπέδου αιτήματος (Request-scoped context)
• Ακύρωση (Cancellation)
• Προθεσμίες (Deadlines)
• Χρονικά όρια (Timeouts)
• Διανομή πλαγίας μέσα από τα επίπεδα εφαρμογής
• Ακύρωση βάσης δεδομένων ή λειτουργιών HTTP
• Αποφυgence μελανώματος πλαγίας (context misuse)
• Άσκηση: Προσθήκη ακύρωσης αιτήματος και χρονικών ορίων (timeouts) στη web εφαρμογή

20. Δοκιμή Εφαρμογών Go

• Γιατί η αυτόματη δοκιμασία είναι σημαντική
• Συγγραφή δοκιμών μονάδων
• Το πακέτο testing
• Λειτουργίες δοκιμής
• Συνήθειες ονοματοδοσίας δοκιμών
• Δοκιμές οδηγούμενες από πίνακες (Table-driven tests)
• Δοκιμή σφαλμάτων
• Δοκιμή διαχειριστών HTTP
• Διακομιστές δοκιμών HTTP
• Φυσικά σενάρια δοκιμών (Test fixtures)
• Κάλυψη δοκιμών (Test coverage)
• Βηματοδρόμηση (Benchmarks)
• Δοκιμές παραδείγματος
• Δοκιμή διεπαφών με mock ή false
• Πρακτική άσκηση: Δημιουργία σετ δοκιμών για την παράδειγμα εφαρμογή

21. Βελτιστοποίηση Απόδοσης

• Κατανόηση απόδοσης εφαρμογών Go
• Προσδιορισμός φραγμών (bottlenecks)
• Επίδοση CPU έναντι μνήμης
• Αποτελεσματικές δομές δεδομένων
• Μείωση περιττών τοποθετήσεων (allocations)
• Χαρακτήρες, bytes και buffers
• Διαχείριση goroutines
• Αποφυgence υπερβολικής παράλληλης εκτέλεσης
• Στρατηγικές cache
• Παράδειγμα βάσης δεδομένων και δικτύου
• Προφίλισμα (Profiling) εφαρμογών
• Βηματοδρόμηση και δοκιμή απόδοσης
• Χρήση εργαλείων προφίλινγκ Go
• Άσκηση: Προφίλισμα και βελτιστοποίηση σκόπιμα αναποτελεσματικής εφαρμογής

22. Ασφάλεια και Ρωμαϊκές Πρακτικές Web Εφαρμογών

• Επικύρωση εισόδου χρήστη
• Ασφαλής χειρισμός αιτήσεων HTTP
• Προσφυγή κοινών ευρωστιακών web
• Ασφαλής χειρισμός σφαλμάτων
• Έννοιες αυθεντικοποίησης και εξουσιοδότησης
• Διαχείριση μυστικών και ρυθμίσεων
• Ασφαλέα επικοινωνία HTTP
• Αποφυgence ευαίσθητων πληροφοριών στο ημερολόγιο
• Διαχείριση εξαρτήσεων και ενημερώσεις
• Όρια πόρων και χρονικά όρια αιτήσεων
• Άσκηση: Επανεξέταση και ενίσχυση της παραδείγματος API

23. Ημερολόγιο Εφαρμογής και Παρατηρήσιμότητα (Observability)

• Βασικές έννοιες ημερολογίου
• Δομημένο ημερολόγιο (Structured logging)
• Επίπεδα ημερολογίου
• Ημερολόγιο αιτήσεων
• Ημερολόγιο σφαλμάτων
• Συσχέτιση και αναγνωριστικά αιτήματος
• Παρακολούθηση συμπεριφοράς εφαρμογής
• Βασικά μετρικά
• Σημεία ελέγχου υγείας (Health-check endpoints)
• Διάγνωση παραγωγικών προβλημάτων
• Πρακτική άσκηση: Προσθήκη δομημένου ημερολογίου και ελέγχων υγείας

24. Δοχείοποίηση Εφαρμογής Go (Containerizing)

• Γιατί να χρησιμοποιείτε δοχεία (containers);
• Εφαρμογές Go και δοχείοποίηση
• Συγγραφή Dockerfile
• Πολλαπλά στάδια δημιουργίας (Multi-stage builds)
• Δημιουργία ελαφριάς εικόνας λειτουργικής
• Διαχείριση ρυθμίσεων μέσω μεταβλητών περιβάλλοντος
• Δικτύωση δοχείων
• Εκposition θυρών εφαρμογής
• Εκτέλεση εφαρμογής σε δοχείο
• Δοκιμή δοχείοποιημένης εφαρμογής
• Πρακτική άσκηση: Συσκευασία της παραδείγματος εφαρμογής Go ως έτοιμο για παραγωγή δοχείο

25. Θέσπιση (Deployment)

• Προετοιμασία εφαρμογής για παραγωγή
• Δημιουργία δυαδικών παραγωγής
• Ρύθμιση περιβάλλοντος
• Θέσπιση βασισμένη σε δοχεία
• Αρχιτεκτονική θέσπισης
• Αντιστρεπτό διαμεσολαβητή (Reverse proxies)
• Παράδειγμα HTTPS/TLS
• Έλεγχοι υγείας εφαρμογής
• Ομαλή έξοδος (Graceful shutdown)
• Χειρισμός σήματα λειτουργικού συστήματος
• Κλιμάκωση web εφαρμογών Go
• Οριζόντια έναντι κατακόρυφης κλιμάκωσης
• Βασική αποσφαλμάτωση θέσπισης
• Πρακτική άσκηση: Θέσπιση της παραδείγματος εφαρμογής web

26. Εργασία Κορυφής (Capstone): Πλήρης Web Εφαρμογή Go

Οι συμμετέχοντες ενώνουν τις έννοιες δημιουργώντας μια πλήρη εφαρμογή.

Το έργο μπορεί να περιλαμβάνει:

• Εκκίνηση έργου με Go Modules
• Οργάνωση πακέτων
• Διαδρομής HTTP
• Σημεία πρόσβασης REST API
• Χειρισμός αιτήσεων και απαντήσεων JSON
• Επικύρωση εισόδου
• Χειρισμός σφαλμάτων
• Διεπαφές
• Παράλληλη επεξεργασία
• Επικοινωνία εξωτερικής API
• Διατήρηση αρχείου ή βάσης δεδομένων
• Αυτόματες δοκιμές
• Ημερολόγιο
• Παράδειγμα απόδοσης
• Δοχείοποίηση
• Ρύθμιση παραγωγής
• Θέσπιση

27. Επανεξέταση και Καλές Πρακτικές

• Επανεξέταση βασικής σύνταξης Go
• Συνήθειες προγραμματισμού Go
• Συγγραφή ιδιωματικής Go
• Διατήρηση κώδικα απλού
• Αποτελεσματικός σχεδιασμός πακέτων
• Καλές πρακτικές χειρισμού σφαλμάτων
• Αρχές σχεδιασμού διεπαφών
• Καλές πρακτικές παράλληλης εκτέλεσης
• Στρατηγικές δοκιμών
• Παράδειγμα απόδοσης
• Συντηρησιμότητα και αναγνωσιμότητα
• Συνηθισμένα λάθη από νέους προγραμματιστές Go
• Συμβουλημένες προσεγγίσεις για συνέχεια Go ανάπτυξης

28. Συμπέρασμα

• Επανεξέταση βασικών εννοιών
• Επανεξέταση ολοκληρωμένης web εφαρμογής
• Ερωτήσεις και συζήτηση
• Αποσφαλμάτωση κοινών πραγματικών σενάρων
• Συμβουλημένες επόμενες βήματα για Go ανάπτυξη
• Επιπλέον βιβλιοθήκες Go και πόροι οικογένειας
• Συνεχείς ευκαιρίες για δημιουργία παραγωγικών υπηρεσιών Go