為什么要學(xué)習(xí)Go

Go是未來的服務(wù)端語言— Tobias Lütke, Shopify。在過去的幾年中，Golang逐步流行起來。 還有什么能比一門新語言讓碼農(nóng)們瘋狂呢？ 因此，我開始學(xué)習(xí)了一段時間Golang，在這里我將告訴你為什么你也應(yīng)該學(xué)習(xí)這種新語言。 在本文里我不會告訴你怎么寫hello world。 我要分析計算機(jī)硬件軟件的當(dāng)前階段，以解釋為什么我們需要像Go這樣的新語言？

硬件限制

摩爾定律正在失效 ***個具有3.0GHz時鐘速度的Pentium 4處理器是由英特爾于2004年推出的。 而今天，我的Mackbook Pro 2016的CPU時鐘速度為2.9GHz。 可以看到在過去的十年中，CPU處理能力沒有太大的進(jìn)步。 您可以在下面的圖表中看到這一點(diǎn)。

從上面的圖表可以看出，單線程的性能和處理器的頻率在過去的十年內(nèi)保持平穩(wěn)。如果你認(rèn)為添加更多的晶體管是解決方案，那么你錯了。這是因為在較小的尺度上一些量子性質(zhì)開始出現(xiàn)（如隧道，因為它實(shí)際上用掉更多的更多的晶體管（為什么？）并且添加晶體管的性價比在下降。 所以制造商開始向處理器添加越來越多的核心?，F(xiàn)在我們有四核和八核CPU可用。 同時我們還引入了超線程。還向處理器添加更多緩存以提高性能。 但上述解決方案也有其局限性。我們不能向處理器添加更多的緩存以提高性能，因為緩存具有物理限制：緩存越大，緩存越慢。向處理器添加更多核心也具有成本。此外，這都不能***擴(kuò)展。這些多核處理器可以同時運(yùn)行多個線程，并在紙面上帶來并發(fā)性。我們稍后將討論這一問題。 所以，如果我們不能完全依靠硬件的改進(jìn)來提升性能，更高效的軟件也是我們需要考慮的手段。但遺憾的是，現(xiàn)代編程語言并不高效。

Go has goroutines!!

如上所述，硬件制造商正在向處理器添加越來越多的核心以提高性能。使用這些處理器的所有數(shù)據(jù)中心，在未來幾年內(nèi)核數(shù)量將會大大增加。更重要的是，今天的應(yīng)用程序使用多個微服務(wù)來維護(hù)數(shù)據(jù)庫連接，消息隊列和緩存。因此，我們開發(fā)的軟件和編程語言應(yīng)該輕松支持并發(fā)性，并且它們應(yīng)該隨著核心數(shù)量的增加而輕松擴(kuò)展。 但是，大多數(shù)現(xiàn)代編程語言（如Java，Python等）發(fā)明于90年代的單線程環(huán)境。當(dāng)然這并不意味著他們不支持多線程（譯者的話Python確實(shí)不支持多線程）。大多數(shù)編程語言支持多線程。真正的問題來自并發(fā)執(zhí)行和線程鎖，競爭條件和死鎖。這些東西使得在這些語言上創(chuàng)建多線程應(yīng)用程序很困難。 例如，在Java中創(chuàng)建新線程會消耗大約1MB的內(nèi)存堆大小。最終如果你創(chuàng)建了數(shù)千個線程，這將對堆內(nèi)存造成巨大的壓力，并將由于內(nèi)存不足而被操作系統(tǒng)殺死。此外，如果你想在兩個或多個線程之間進(jìn)行通信，也比較困難。 另一方面，Go在2009年發(fā)布時，多核處理器已經(jīng)流行起來。這就是為什么GoLang以并發(fā)為***要務(wù)。 Go使用goroutines而不是線程。新建goroutine只使用近2KB的內(nèi)存，你可以創(chuàng)建數(shù)百萬goroutine。

當(dāng)然還有其他的好處：

• 具有可增長的分段堆。這意味著他們只在需要時才使用更多的內(nèi)存。

• Goroutines的啟動時間比線程快。

• Goroutines帶有內(nèi)置的原語，以便在它們之間（channel）安全地通信。

• Goroutines允許您避免在共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時使用互斥鎖。

• 此外，goroutines和OS線程不是1：1映射。 單個goroutine可以在多個線程上運(yùn)行。 Goroutine被復(fù)用到少量的OS線程中。

以上幾點(diǎn)，使Go非常強(qiáng)大，可以在處理并發(fā)（如Java、C和C++）的同時保持代碼的優(yōu)雅（像Earlang）。

Go直接運(yùn)行在硬件上

使用C、C ++的一個***的好處是它們的性能比其他現(xiàn)代高級語言（如Java / Python）更強(qiáng)。 因為C / C ++是編譯執(zhí)行而不是解釋執(zhí)行的。 當(dāng)您使用Java或其他基于JVM的語言構(gòu)建應(yīng)用程序時，它將代碼編譯為字節(jié)碼，在執(zhí)行時，JVM解釋字節(jié)碼并將其轉(zhuǎn)換為處理器可以理解的二進(jìn)制代碼。 

而C、C 不在VM上執(zhí)行，從執(zhí)行周期中刪除一個步驟，并提高了性能。 他們直接將代碼編譯成二進(jìn)制代碼。 

但是在C/C中釋放和分配內(nèi)存太過痛苦。 即使大多數(shù)編程語言可以使用垃圾收集器或引用計數(shù)算法處理對象分配和刪除。 Go同時擁有上面提到的好處。 Go是像C/C++這樣的低級語言并且是編譯型語言。 這意味著它的性能幾乎更接近低級語言。 并且Go還使用垃圾回收來分配和釋放內(nèi)存。 所以不需要malloc和free?。?！

Go代碼容易維護(hù)

Go有著非常整潔和干凈的語法。Go的設(shè)計者在創(chuàng)建語言時考慮到了這一點(diǎn)。 由于google有非常大的代碼庫，成千上萬的開發(fā)人員正在使用同一個代碼庫，代碼應(yīng)該易于其他開發(fā)人員理解。這將使代碼易于維護(hù)和修改。 Go故意去掉了很多現(xiàn)代OOP語言具有的功能。

• 沒有類。 Go只有結(jié)構(gòu)體而不是類。

• 不支持繼承。 這將使代碼容易修改。 在其他語言（如Java / Python）中，如果ABC類繼承了類XYZ，并且在類XYZ中進(jìn)行了一些更改，那么這可能會在繼承XYZ的其他類中產(chǎn)生一些副作用。 通過刪除繼承，Go使得很容易理解代碼（因為沒有超類）。

• 沒有構(gòu)造函數(shù)。

• 無注解（annotation）。

• 沒有泛型（generics）。

• 沒有異常。

以上的差異使Go與其他語言非常不同。 當(dāng)然你可能不喜歡上面的一些點(diǎn)。 但是，在沒有上述功能的情況下 你需要做的僅僅是多寫2-3行代碼。 然而這樣會使你的代碼更加簡潔易懂。

上圖顯示Go幾乎與C/C++一樣高效，同時保持代碼語法簡單，如同Ruby，Python。 這是一個對人類和機(jī)器來說雙贏的局面！ 與其他新語言（像Swift）不同，Go的語法非常穩(wěn)定。 自從2012年***公開發(fā)布1.0版以來，它保持不變。這使得它向下兼容。

Go的背后是Google

• 雖然這不是直接的技術(shù)優(yōu)勢。 但Go是由Google設(shè)計和支持的。 Google擁有世界上***的云基礎(chǔ)架構(gòu)之一，并且可以大規(guī)模擴(kuò)展。Go是由Google設(shè)計的，以解決他們需要的可擴(kuò)展性性問題。這些也是你在創(chuàng)建自己的服務(wù)時將面臨的問題。

• Go也被一些大公司使用，如Adobe，BBC，IBM，英特爾等等。

結(jié)論

• 即使Go和其他面向?qū)ο蟮恼Z言非常不同，但它同時為您提供高性能（如C/C++），超級好用的并發(fā)處理（如Java）和簡潔的代碼（如Python/Perl）。

• 如果你沒有任何計劃學(xué)習(xí)Go，我還是會說軟件開發(fā)人員需要寫出超高效的代碼。開發(fā)人員需要了解硬件并相應(yīng)地優(yōu)化程序。優(yōu)化軟件以運(yùn)行在更便宜和更慢的硬件（如IOT設(shè)備）以提升最終用戶體驗。