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Go 语言的核心优势

发布时间:2021-05-10   编辑:www.jquerycn.cn
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Go语言,作为编程语言的后生,站在巨人的肩膀上,吸收了其他一些编程语言的特点。

Go 编程语言是一个开源项目,它使程序员更具生产力。Go 语言具有很强的表达能力,它简洁、清晰而高效。得益于其并发机制, 用它编写的程序能够非常有效地利用多核与联网的计算机,其新颖的类型系统则使程序结构变得灵活而模块化。 Go 代码编译成机器码不仅非常迅速,还具有方便的垃圾收集机制和强大的运行时反射机制。 它是一个快速的、静态类型的编译型语言,感觉却像动态类型的解释型语言。(摘取自官网)

一、思想

Less can be more

大道至简,小而蕴真

让事情变得复杂很容易,让事情变得简单才难

深刻的工程文化

二、核心特性

Go语言之所以厉害,是因为它在服务端的开发中,总能抓住程序员的痛点,以最直接、简单、高效、稳定的方式来解决问题。这里我们并不会深入讨论GO语言的具体语法,只会将语言中关键的、对简化编程具有重要意义的方面介绍给大家,体验Go的核心特性。

2.1 并发编程

Go语言在并发编程方面比绝大多数语言要简洁不少,这一点是其最大亮点之一,也是其在未来进入高并发高性能场景的重要筹码。

不同于传统的多进程或多线程,golang的并发执行单元是一种称为goroutine的协程。

由于在共享数据场景中会用到锁,再加上GC,其并发性能有时不如异步复用IO模型,因此相对于大多数语言来说,golang的并发编程简单比并发性能更具卖点

在当今这个多核时代,并发编程的意义不言而喻。当然,很多语言都支持多线程、多进程编程,但遗憾的是,实现和控制起来并不是那么令人感觉轻松和愉悦。Golang不同的是,语言级别支持协程(goroutine)并发(协程又称微线程,比线程更轻量、开销更小,性能更高),操作起来非常简单,语言级别提供关键字(go)用于启动协程,并且在同一台机器上可以启动成千上万个协程。协程经常被理解为轻量级线程,一个线程可以包含多个协程,共享堆不共享栈协程间一般由应用程序显式实现调度,上下文切换无需下到内核层,高效不少。协程间一般不做同步通讯,而golang中实现协程间通讯有两种:1)共享内存型,即使用全局变量 mutex锁来实现数据共享;2)消息传递型,即使用一种独有的channel机制进行异步通讯。

对比JAVA的多线程和GO的协程实现,明显更直接、简单。这就是GO的魅力所在,以简单、高效的方式解决问题,关键字go,或许就是GO语言最重要的标志。

高并发是Golang语言最大的亮点

2.2 内存回收(GC)

从C到C ,从程序性能的角度来考虑,这两种语言允许程序员自己管理内存,包括内存的申请和释放等。因为没有垃圾回收机制所以C/C 运行起来速度很快,但是随着而来的是程序员对内存使用上的很谨小慎微的考虑。因为哪怕一点不小心就可能会导致“内存泄露”使得资源浪费或者“野指针”使得程序崩溃等,尽管C 11后来使用了智能指针的概念,但是程序员仍然需要很小心的使用。后来为了提高程序开发的速度以及程序的健壮性,java和C#等高级语言引入了GC机制,即程序员不需要再考虑内存的回收等,而是由语言特性提供垃圾回收器来回收内存。但是随之而来的可能是程序运行效率的降低。

GC过程是:先stop the world,扫描所有对象判活,把可回收对象在一段bitmap区中标记下来,接着立即start the world,恢复服务,同时起一个专门gorountine回收内存到空闲list中以备复用,不物理释放。物理释放由专门线程定期来执行。

GC瓶颈在于每次都要扫描所有对象来判活,待收集的对象数目越多,速度越慢。一个经验值是扫描10w个对象需要花费1ms所以尽量使用对象少的方案,比如我们同时考虑链表、map、slice、数组来进行存储,链表和map每个元素都是一个对象,而slice或数组是一个对象,因此slice或数组有利于GC。

GC性能可能随着版本不断更新会不断优化,这块没仔细调研,团队中有HotSpot开发者,应该会借鉴jvm gc的设计思想,比如分代回收、safepoint等。

内存自动回收,再也不需要开发人员管理内存

开发人员专注业务实现,降低了心智负担

只需要new分配内存,不需要释放

2.3 内存分配

初始化阶段直接分配一块大内存区域,大内存被切分成各个大小等级的块,放入不同的空闲list中,对象分配空间时从空闲list中取出大小合适的内存块。内存回收时,会把不用的内存重放回空闲list。空闲内存会按照一定策略合并,以减少碎片。

>>这块有深入材料?

 

2.4 编译

编译涉及到两个问题:编译速度和依赖管理

目前Golang具有两种编译器,一种是建立在GCC基础上的Gccgo,另外一种是分别针对64位x64和32位x86计算机的一套编译器(6g和8g)。

依赖管理方面,由于golang绝大多数第三方开源库都在github上,在代码的import中加上对应的github路径就可以使用了,库会默认下载到工程的pkg目录下。

另外,编译时会默认检查代码中所有实体的使用情况,凡是没使用到的package或变量,都会编译不通过。这是golang挺严谨的一面。

>>Golang 编译速度如何?

 

2.5 网络编程

由于golang诞生在互联网时代,因此它天生具备了去中心化、分布式等特性,具体表现之一就是提供了丰富便捷的网络编程接口,比如socket用net.Dial(基于tcp/udp,封装了传统的connect、listen、accept等接口)、http用http.Get/Post()、rpc用client.Call('class_name.method_name', args, &reply),等等。

高性能HTTP Server

2.6 函数多返回值

在C,C 中,包括其他的一些高级语言是不支持多个函数返回值的。但是这项功能又确实是需要的,所以在C语言中一般通过将返回值定义成一个结构体,或者通过函数的参数引用的形式进行返回。而在Go语言中,作为一种新型的语言,目标定位为强大的语言当然不能放弃对这一需求的满足,所以支持函数多返回值是必须的。

函数定义时可以在入参后面再加(a,b,c),表示将有3个返回值a、b、c。这个特性在很多语言都有,比如python。

这个语法糖特性是有现实意义的,比如我们经常会要求接口返回一个三元组(errno,errmsg,data),在大多数只允许一个返回值的语言中,我们只能将三元组放入一个map或数组中返回,接收方还要写代码来检查返回值中包含了三元组,如果允许多返回值,则直接在函数定义层面上就做了强制,使代码更简洁安全。

2.7 语言交互性

语言交互性指的是本语言是否能和其他语言交互,比如可以调用其他语言编译的库。

在Go语言中直接重用了大部份的C模块,这里称为Cgo.Cgo允许开发者混合编写C语言代码,然后Cgo工具可以将这些混合的C代码提取并生成对于C功能的调用包装代码。开发者基本上可以完全忽略这个Go语言和C语言的边界是如何跨越的

golang可以和C程序交互,但不能和C 交互。可以有两种替代方案:1)先将c 编译成动态库,再由go调用一段c代码,c代码通过dlfcn库动态调用动态库(记得export LD_LIBRARY_PATH);2)使用swig(没玩过)

2.8 异常处理

golang不支持try...catch这样的结构化的异常解决方式,因为觉得会增加代码量,且会被滥用,不管多小的异常都抛出。golang提倡的异常处理方式是:

普通异常:被调用方返回error对象,调用方判断error对象。

严重异常:指的是中断性panic(比如除0),使用defer...recover...panic机制来捕获处理。严重异常一般由golang内部自动抛出,不需要用户主动抛出,避免传统try...catch写得到处都是的情况。当然,用户也可以使用panic('xxxx')主动抛出,只是这样就使这一套机制退化成结构化异常机制了。

2.9 其他一些有趣的特性

类型推导:类型定义:支持var abc = 10这样的语法,让golang看上去有点像动态类型语言,但golang实际上时强类型的,前面的定义会被自动推导出是int类型。

作为强类型语言,隐式的类型转换是不被允许的,记住一条原则:让所有的东西都是显式的

简单来说,Go是一门写起来像动态语言,有着动态语言开发效率的静态语言

一个类型只要实现了某个interface的所有方法,即可实现该interface,无需显式去继承。

Go编程规范推荐每个Interface只提供一到两个的方法。这样使得每个接口的目的非常清晰。另外Go的隐式推导也使得我们组织程序架构的时候更加灵活。在写JAVA/C 程序的时候,我们一开始就需要把父类/子类/接口设计好,因为一旦后面有变更,修改起来会非常痛苦。而Go不一样,当你在实现的过程中发现某些方法可以抽象成接口的时候,你直接定义好这个接口就OK了,其他代码不需要做任何修改,编译器的自动推导会帮你做好一切。

>> 便于演进,核心优势;

不能循环引用:即如果a.go中import了b,则b.go要是import a会报import cycle not allowed。好处是可以避免一些潜在的编程危险,比如a中的func1()调用了b中的func2(),如果func2()也能调用func1(),将会导致无限循环调用下去。

defer机制:在Go语言中,提供关键字defer,可以通过该关键字指定需要延迟执行的逻辑体,即在函数体return前或出现panic时执行。这种机制非常适合善后逻辑处理,比如可以尽早避免可能出现的资源泄漏问题

可以说,defer是继goroutine和channel之后的另一个非常重要、实用的语言特性,对defer的引入,在很大程度上可以简化编程,并且在语言描述上显得更为自然,极大的增强了代码的可读性

“包”的概念:和python一样,把相同功能的代码放到一个目录,称之为包。包可以被其他包引用。main包是用来生成可执行文件,每个程序只有一个main包。包的主要用途是提高代码的可复用性。通过package可以引入其他包。

编程规范:GO语言的编程规范强制集成在语言中,比如明确规定花括号摆放位置,强制要求一行一句,不允许导入没有使用的包,不允许定义没有使用的变量,提供gofmt工具强制格式化代码等等。奇怪的是,这些也引起了很多程序员的不满,有人发表GO语言的XX条罪状,里面就不乏对编程规范的指责。要知道,从工程管理的角度,任何一个开发团队都会对特定语言制定特定的编程规范,特别像Google这样的公司,更是如此。GO的设计者们认为,与其将规范写在文档里,还不如强制集成在语言里,这样更直接,更有利用团队协作和工程管理

交叉编译:比如说你可以在运行 Linux 系统的计算机上开发运行 Windows 下运行的应用程序。这是第一门完全支持 UTF-8 的编程语言,这不仅体现在它可以处理使用 UTF-8 编码的字符串,就连它的源码文件格式都是使用的 UTF-8 编码。Go 语言做到了真正的国际化

三、功能

此处我们说个小段子:

很久以前,有一个IT公司,这公司有个传统,允许员工拥有20%自由时间来开发实验性项目。在2007的某一天,公司的几个大牛,正在用c 开发一些比较繁琐但是核心的工作,主要包括庞大的分布式集群,大牛觉得很闹心,后来c 委员会来他们公司演讲,说c 将要添加大概35种新特性。这几个大牛的其中一个人,名为:Rob Pike,听后心中一万个xxx飘过,“c 特性还不够多吗?简化c 应该更有成就感吧”。于是乎,Rob Pike和其他几个大牛讨论了一下,怎么解决这个问题,过了一会,Rob Pike说要不我们自己搞个语言吧,名字叫“go”,非常简短,容易拼写。其他几位大牛就说好啊,然后他们找了块白板,在上面写下希望能有哪些功能。接下来的时间里,大牛们开心的讨论设计这门语言的特性,经过漫长的岁月,他们决定,以c语言为原型,以及借鉴其他语言的一些特性,来解放程序员,解放自己,然后在2009年,go语言诞生。

以下就是这些大牛所罗列出的Go要有的功能:

规范的语法(不需要符号表来解析) >>??

垃圾回收(独有)

无头文件

明确的依赖 ?

无循环依赖

常量只能是数字 ?

int和int32是两种类型

字母大小写设置可见性(letter case sets visibility)

任何类型(type)都有方法(不是类型) ——方法就是“行为”?

没有子类型继承(不是子类)——?

包级别初始化以及明确的初始化顺序

文件被编译到一个包里

包package-level globals presented in any order

没有数值类型转换(常量起辅助作用)?

接口隐式实现(没有“implement”声明)

嵌入(不会提升到超类)——?

方法按照函数声明(没有特别的位置要求)

方法即函数

接口只有方法(没有数据)——??

方法通过名字匹配(而非类型)

没有构造函数和析构函数

postincrement(如 i)是状态,不是表达式——??

没有preincrement(i )和predecrement——?

赋值不是表达式——??

明确赋值和函数调用中的计算顺序(没有“sequence point”)

没有指针运算——?

内存一直以零值初始化

局部变量取值合法

方法中没有“this”

分段的堆栈——???

没有静态和其它类型的注释——?

没有模板

内建string、slice和map

数组边界检查——?

 

大牛真身

最大牌的当属B和C语言设计者、Unix和Plan 9创始人、1983年图灵奖获得者Ken Thompson,这份名单中还包括了Unix核心成员Rob Pike(go语言之父)、java HotSpot虚拟机和js v8引擎的开发者Robert Griesemer、Memcached作者Brad Fitzpatrick,等等。

 



作者:qfliweimin
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来源:简书
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