https://go.dev/doc/go1.19

Go 1.19 值得關(guān)注的改動(dòng)：

1. 內(nèi)存模型與原子操作 ： Go 的 內(nèi)存模型（memory model） 已更新，與 C、C++、Java 等語(yǔ)言的 模型 對(duì)齊，以確保持續(xù)一致性。同時(shí)，sync/atomic 包引入了新的 原子類型（atomic types），如 atomic.Int64 和 atomic.Pointer[T]，簡(jiǎn)化了原子操作并提高了類型安全性。
2. go 命令 ： 改進(jìn)了構(gòu)建信息的包含（-trimpath）、go generate/test 的環(huán)境一致性、go env 的輸出處理，并增強(qiáng)了 go list -json 的靈活性和性能，同時(shí)緩存了部分模塊加載信息以加速 go list。
3. vet 工具 ： 新增檢查，用于發(fā)現(xiàn) errors.As 的第二個(gè)參數(shù)誤用 *error 類型的常見(jiàn)錯(cuò)誤。
4. Runtime ： 引入了 軟內(nèi)存限制（soft memory limit），可通過(guò) GOMEMLIMIT 環(huán)境變量或 runtime/debug.SetMemoryLimit 函數(shù)進(jìn)行設(shè)置，允許程序在接近內(nèi)存上限時(shí)更有效地利用資源，并與 GOGC 協(xié)同工作。
5. 編譯器、匯編器與鏈接器 ： 編譯器通過(guò) 跳轉(zhuǎn)表（jump table） 優(yōu)化了大型 switch 語(yǔ)句（在 amd64 和 arm64 架構(gòu)下提速約 20%）；編譯器和匯編器現(xiàn)在強(qiáng)制要求 -p=importpath 標(biāo)志來(lái)構(gòu)建可鏈接的對(duì)象文件；鏈接器在 ELF 平臺(tái)使用標(biāo)準(zhǔn)的壓縮 DWARF 格式。

下面是一些值得展開(kāi)的討論：

Go 1.19 修訂內(nèi)存模型并引入新的原子類型

Go 1.19 對(duì)其內(nèi)存模型進(jìn)行了修訂，主要目標(biāo)是與 C, C++, Java, JavaScript, Rust, 和 Swift 等主流語(yǔ)言使用的內(nèi)存模型保持一致。需要注意的是，Go 僅提供 順序一致（sequentially consistent） 的原子操作，而不支持其他語(yǔ)言中可能存在的更寬松的內(nèi)存排序形式。

伴隨著內(nèi)存模型的更新，sync/atomic 包引入了一系列新的原子類型，包括 atomic.Bool, atomic.Int32, atomic.Int64, atomic.Uint32, atomic.Uint64, atomic.Uintptr, 和 atomic.Pointer[T]。

這些新類型的主要優(yōu)勢(shì)在于：

1. 類型安全 ：它們封裝了底層的值，強(qiáng)制所有訪問(wèn)都必須通過(guò)原子 API 進(jìn)行，避免了意外的非原子讀寫操作。
2. 簡(jiǎn)化指針操作 ：atomic.Pointer[T] 泛型類型避免了在調(diào)用點(diǎn)將指針轉(zhuǎn)換為 unsafe.Pointer 的需要，使得代碼更清晰、更安全。
3. 自動(dòng)對(duì)齊 ：atomic.Int64 和 atomic.Uint64 類型在結(jié)構(gòu)體中或分配內(nèi)存時(shí)，即使在 32 位系統(tǒng)上也會(huì)自動(dòng)保證 64 位對(duì)齊。這對(duì)于保證原子操作的正確性至關(guān)重要。

舊方式（Go 1.18 及之前）

通常需要直接使用 sync/atomic 包提供的函數(shù)，并對(duì)基本類型進(jìn)行操作。例如，對(duì)一個(gè)共享的 int64 變量進(jìn)行原子更新：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    var counter int64
    var wg sync.WaitGroup

    // 啟動(dòng)多個(gè) goroutine 并發(fā)增加 counter
    for i := 0; i < 100; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            // 使用 atomic 函數(shù)進(jìn)行原子增操作
            atomic.AddInt64(&counter, 1)
        }()
    }

    wg.Wait()

    // 使用 atomic 函數(shù)進(jìn)行原子讀操作
    finalValue := atomic.LoadInt64(&counter)
    fmt.Println("Final counter:", finalValue) // 輸出: Final counter: 100
}

對(duì)于指針類型，之前可能需要 atomic.Value 或者結(jié)合 unsafe.Pointer 使用 atomic.LoadPointer/StorePointer。

新方式（Go 1.19 及之后）

使用新的原子類型，代碼更簡(jiǎn)潔，類型約束更強(qiáng)。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "sync/atomic"
)

func main() {
    // 使用新的 atomic.Int64 類型
    var counter atomic.Int64
    var wg sync.WaitGroup

    // 啟動(dòng)多個(gè) goroutine 并發(fā)增加 counter
    for i := 0; i < 100; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            defer wg.Done()
            // 直接調(diào)用類型的方法進(jìn)行原子增操作
            counter.Add(1)
        }()
    }

    wg.Wait()

    // 直接調(diào)用類型的方法進(jìn)行原子讀操作
    finalValue := counter.Load()
    fmt.Println("Final counter:", finalValue) // 輸出: Final counter: 100
}

對(duì)于指針，atomic.Pointer[T] 提供了類型安全的原子讀寫能力：

package main

import (
    "fmt"
    "sync/atomic"
)

type Config struct {
    Version string
    Data    map[string]string
}

func main() {
    var currentConfig atomic.Pointer[Config]

    // 初始化配置
    initialConfig := &Config{Version: "v1", Data: map[string]string{"key": "value1"}}
    currentConfig.Store(initialConfig)

    // 讀取配置
    cfg1 := currentConfig.Load()
    fmt.Printf("Config v%s: %v\n", cfg1.Version, cfg1.Data)

    // 原子地更新配置
    newConfig := &Config{Version: "v2", Data: map[string]string{"key": "value2", "new": "added"}}
    currentConfig.Store(newConfig)

    cfg2 := currentConfig.Load()
    fmt.Printf("Config v%s: %v\n", cfg2.Version, cfg2.Data)
}

Config vv1: map[key:value1]
Config vv2: map[key:value2 new:added]

這種方式相比舊的 atomic.Value 或 unsafe.Pointer 操作，類型更安全，意圖更明確。

go 命令的改進(jìn)

Go 1.19 對(duì) go 命令進(jìn)行了多項(xiàng)增強(qiáng)和調(diào)整，主要涉及構(gòu)建過(guò)程、環(huán)境設(shè)置、信息查詢等方面。

• -trimpath 標(biāo)志信息嵌入 ：如果在 go build 時(shí)設(shè)置了 -trimpath 標(biāo)志（用于從編譯出的二進(jìn)制文件中移除本地構(gòu)建路徑信息），這個(gè)設(shè)置現(xiàn)在會(huì)被記錄在二進(jìn)制文件的構(gòu)建信息中。可以通過(guò) go version -m <binary> 或 debug.ReadBuildInfo 來(lái)查看。

# 編譯時(shí)加入 -trimpath
go build -trimpath -o myapp main.go

# 查看二進(jìn)制文件的構(gòu)建信息
go version -m ./myapp
# 輸出會(huì)包含類似 build -trimpath=true 的信息

• go generate 明確設(shè)置 GOROOT ：現(xiàn)在 go generate 會(huì)在其執(zhí)行子進(jìn)程的環(huán)境變量中明確設(shè)置 GOROOT。這確保了即使代碼生成器本身是使用 -trimpath 構(gòu)建的（可能導(dǎo)致其無(wú)法自動(dòng)找到 GOROOT），它也能定位到正確的 Go 安裝根目錄。
• go test 和 go generate 的 PATH 調(diào)整 ：這兩個(gè)命令現(xiàn)在會(huì)將 $GOROOT/bin 放在子進(jìn)程 PATH 環(huán)境變量的開(kāi)頭。這樣做可以保證當(dāng)測(cè)試代碼或代碼生成器需要執(zhí)行 go 命令時(shí)，它們會(huì)調(diào)用到與父進(jìn)程相同版本的 go 工具鏈，避免潛在的版本沖突。
• go env 輸出的空格處理 ：對(duì)于包含空格的環(huán)境變量值（如 CGO_CFLAGS, CGO_CPPFLAGS, CGO_CXXFLAGS, CGO_FFLAGS, CGO_LDFLAGS, GOGCCFLAGS），go env 現(xiàn)在會(huì)在輸出時(shí)給它們加上引號(hào)，使得輸出結(jié)果更易于被腳本等其他工具解析。
• go list -json 支持字段選擇 ：go list -json 命令現(xiàn)在可以接受一個(gè)逗號(hào)分隔的字段列表，用于指定需要輸出的 JSON 字段。如果指定了列表，go list 只會(huì)計(jì)算和輸出這些字段，這在某些情況下可以顯著提高性能，因?yàn)樗苊饬擞?jì)算不需要的字段。這也可能抑制某些只在計(jì)算未請(qǐng)求字段時(shí)才會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

# 僅獲取當(dāng)前模塊的導(dǎo)入路徑和直接依賴
go list -json=ImportPath,Deps .

• go list 模塊加載緩存 ：go 命令現(xiàn)在會(huì)緩存加載某些模塊所需的信息，這有望加速部分 go list 命令的調(diào)用。

vet 工具新增 errors.As 使用檢查

vet 工具的 errorsas 檢查器現(xiàn)在增加了一項(xiàng)功能：檢測(cè) errors.As 函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)是否被錯(cuò)誤地傳遞了 *error 類型。這是一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤。

errors.As 函數(shù)用于檢查錯(cuò)誤鏈中是否存在特定類型的錯(cuò)誤，并將其賦值給一個(gè)變量。其簽名如下：

func As(err error, target interface{}) bool

正確的用法是，target 參數(shù)必須是一個(gè)指向 具體錯(cuò)誤類型 的指針，或者是一個(gè)指向?qū)崿F(xiàn)了 error 接口的任意類型的指針。errors.As 會(huì)遍歷 err 的錯(cuò)誤鏈，如果找到一個(gè)錯(cuò)誤可以賦值給 target 指向的變量，就進(jìn)行賦值并返回 true。

常見(jiàn)的錯(cuò)誤用法

開(kāi)發(fā)者有時(shí)可能會(huì)錯(cuò)誤地傳遞一個(gè) *error （指向 error 接口的指針）給 target：

package main

import (
    "errors"
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 示例錯(cuò)誤，包裝了 *os.PathError
    err := fmt.Errorf("wrapping a file error: %w", &os.PathError{Op: "open", Path: "/no/such/file", Err: errors.New("file not found")})

    var genericErr error // 聲明一個(gè) error 接口類型的變量
    // 錯(cuò)誤用法：將 *error 類型的指針傳遞給 errors.As
    // 這幾乎永遠(yuǎn)不是你想要的，因?yàn)樗粫?huì)檢查錯(cuò)誤鏈中是否有某個(gè)值可以賦給一個(gè) error 接口
    // 這通常沒(méi)有意義，因?yàn)殒溨械娜魏五e(cuò)誤都可以賦值給 error 接口
    if errors.As(err, &genericErr) {
        // 這段代碼幾乎總會(huì)執(zhí)行 (只要 err != nil)，但 genericErr 會(huì)被賦值為鏈中的第一個(gè)錯(cuò)誤
        // 這并不是 errors.As 的設(shè)計(jì)意圖
        fmt.Printf("Found an error (incorrectly): %v\n", genericErr)
    } else {
        fmt.Println("No error found (incorrectly)")
    }
}

piperliu@go-x86:~/code/playground$ go run main.go 
Found an error (incorrectly): wrapping a file error: open /no/such/file: file not found
piperliu@go-x86:~/code/playground$ go vet main.go 
# command-line-arguments
./main.go:17:8: second argument to errors.As should not be *error

Go 1.19 的 vet 會(huì)對(duì)上述錯(cuò)誤用法發(fā)出警告。

正確的用法

應(yīng)該傳遞一個(gè)指向 具體錯(cuò)誤類型 變量的指針。

package main

import (
    "errors"
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 示例錯(cuò)誤，包裝了 *os.PathError
    err := fmt.Errorf("wrapping a file error: %w", &os.PathError{Op: "open", Path: "/no/such/file", Err: errors.New("file not found")})

    var pathErr *os.PathError // 聲明一個(gè)具體錯(cuò)誤類型的指針變量
    // 正確用法：傳遞 *os.PathError 類型的指針
    if errors.As(err, &pathErr) {
        // 如果錯(cuò)誤鏈中存在 *os.PathError 類型的錯(cuò)誤，pathErr 會(huì)被賦值
        fmt.Printf("Successfully found PathError: Op=%s, Path=%s\n", pathErr.Op, pathErr.Path)
    } else {
        fmt.Println("PathError not found in chain")
    }
}

go run main.go 
Successfully found PathError: Op=open, Path=/no/such/file
piperliu@go-x86:~/code/playground$ go vet main.go

這個(gè)新的 vet 檢查有助于開(kāi)發(fā)者及早發(fā)現(xiàn)并修正這種對(duì) errors.As 的誤用。

Runtime 的軟內(nèi)存限制及其他改進(jìn)

Go 1.19 在 Runtime 層面引入了重要的 軟內(nèi)存限制（soft memory limit） 功能，并包含其他多項(xiàng)優(yōu)化。

軟內(nèi)存限制

• 目的 ：提供一種機(jī)制來(lái)限制 Go 程序使用的總內(nèi)存量，以提高在容器化環(huán)境等資源受限場(chǎng)景下的資源利用率。
• 范圍 ：這個(gè)限制覆蓋 Go 堆（heap）以及所有由 Runtime 管理的內(nèi)存（例如 goroutine 棧、GC 元數(shù)據(jù)等）。它 不包括 程序二進(jìn)制文件本身的內(nèi)存映射、其他語(yǔ)言（如 C）管理的內(nèi)存，以及操作系統(tǒng)為 Go 程序保留的內(nèi)存（如某些內(nèi)核緩沖區(qū)）。
• 配置 ：可以通過(guò)設(shè)置 GOMEMLIMIT 環(huán)境變量（例如 GOMEMLIMIT=1024MiB）或在代碼中調(diào)用 runtime/debug.SetMemoryLimit(limit int64) 來(lái)管理。
• 與 GOGC 的關(guān)系 ：軟內(nèi)存限制與 GOGC（或 runtime/debug.SetGCPercent）協(xié)同工作。即使設(shè)置 GOGC=off，只要設(shè)置了 GOMEMLIMIT，Runtime 仍然會(huì)嘗試遵守這個(gè)內(nèi)存限制，通過(guò)更頻繁地觸發(fā) GC 來(lái)控制內(nèi)存增長(zhǎng)。這使得程序能夠始終最大限度地利用其被分配的內(nèi)存限額。
• GC CPU 限制器 ：當(dāng)程序的活動(dòng)堆大小接近軟內(nèi)存限制時(shí)，為了防止 GC 過(guò)于頻繁（稱為 GC 抖動(dòng)/thrashing）而嚴(yán)重影響程序性能，Runtime 會(huì)嘗試將 GC 的 CPU 利用率限制在 50% 以內(nèi)（不包括空閑時(shí)間）。這意味著 Runtime 寧愿稍微超出內(nèi)存限制，也不愿完全阻止應(yīng)用程序的進(jìn)展?？梢酝ㄟ^(guò)新的 運(yùn)行指標(biāo)（runtime metric） /gc/limiter/last-enabled:gc-cycle 查看該限制器最后一次生效的 GC 周期。
• 穩(wěn)定性與限制 ：對(duì)于較大的內(nèi)存限制（數(shù)百 MB 或更多），該功能是穩(wěn)定且生產(chǎn)就緒的。但對(duì)于非常小的限制（幾十 MB 或更少），由于外部延遲因素（如操作系統(tǒng)調(diào)度）的影響，限制可能不那么精確（詳見(jiàn) issue 52433）。

其他 Runtime 改進(jìn)

• 空閑狀態(tài)下的 GC 工作線程 ：當(dāng)應(yīng)用程序足夠空閑以至于觸發(fā)周期性 GC 時(shí)，Runtime 現(xiàn)在會(huì)調(diào)度更少的 GC 工作 goroutine 在空閑的操作系統(tǒng)線程上運(yùn)行，以減少不必要的資源消耗。
• 初始 Goroutine 棧大小 ：Runtime 現(xiàn)在會(huì)根據(jù) goroutine 歷史平均棧使用量來(lái)分配初始棧大小。這旨在減少平均情況下早期棧增長(zhǎng)和復(fù)制的開(kāi)銷，代價(jià)是對(duì)于棧使用量遠(yuǎn)低于平均值的 goroutine 可能會(huì)浪費(fèi)最多 2 倍的空間。
• Unix 文件描述符限制（RLIMIT_NOFILE） ：在 Unix 操作系統(tǒng)上，導(dǎo)入了 os 包的 Go 程序現(xiàn)在會(huì)自動(dòng)將進(jìn)程的打開(kāi)文件描述符軟限制（soft limit）提高到硬限制（hard limit）允許的最大值。這是為了解決某些系統(tǒng)上為了兼容舊的 C 程序（使用 select 系統(tǒng)調(diào)用）而設(shè)置的過(guò)低的人為限制。Go 程序（尤其是并發(fā)處理大量文件時(shí)，如 gofmt）經(jīng)常因此耗盡文件描述符。此更改的一個(gè)潛在影響是，如果 Go 程序再啟動(dòng)舊的 C 程序作為子進(jìn)程，這些子進(jìn)程可能會(huì)以過(guò)高的文件描述符限制運(yùn)行。這可以通過(guò)在啟動(dòng) Go 程序之前設(shè)置較低的硬限制來(lái)解決。
• 簡(jiǎn)化不可恢復(fù)錯(cuò)誤的回溯信息 ：對(duì)于不可恢復(fù)的致命錯(cuò)誤（如并發(fā) map 寫入、解鎖未鎖定的互斥鎖），現(xiàn)在默認(rèn)打印更簡(jiǎn)潔的回溯信息，不包含 Runtime 的元數(shù)據(jù)（類似于 panic 的致命錯(cuò)誤）。除非設(shè)置了 GOTRACEBACK=system 或 crash，才會(huì)打印包含完整元數(shù)據(jù)的詳細(xì)回溯信息。Runtime 內(nèi)部的致命錯(cuò)誤總是包含完整元數(shù)據(jù)。
• 調(diào)試器注入函數(shù)調(diào)用（ARM64） ：在 ARM64 架構(gòu)上增加了對(duì)調(diào)試器注入函數(shù)調(diào)用的支持。這使得開(kāi)發(fā)者在使用支持此功能的更新版調(diào)試器時(shí)，可以在交互式調(diào)試會(huì)話中調(diào)用程序中的函數(shù)。
• 地址消毒器（Address Sanitizer）改進(jìn) ：Go 1.18 中引入的 地址消毒器（address sanitizer） 支持現(xiàn)在能更精確地處理函數(shù)參數(shù)和全局變量。

編譯器、匯編器與鏈接器的更新

Go 1.19 在構(gòu)建工具鏈的底層組件方面也有一些重要的變化。

編譯器 (Compiler)

• 大型 switch 語(yǔ)句優(yōu)化 ：編譯器現(xiàn)在使用 跳轉(zhuǎn)表（jump table） 來(lái)實(shí)現(xiàn)包含大量 case 的整數(shù)和字符串 switch 語(yǔ)句。這可以帶來(lái)顯著的性能提升，根據(jù)具體情況，速度可能提高約 20%。此優(yōu)化目前僅適用于 GOARCH=amd64 和 GOARCH=arm64 架構(gòu)。

例如，一個(gè)有許多字符串 case 的 switch：

func handleCommand(cmd string) {
    switch cmd {
    case "START":
        // ...
    case "STOP":
        // ...
    case "RESTART":
        // ...
    // ... 很多其他 case ...
    case "STATUS":
        // ...
    default:
        // ...
    }
}

在 Go 1.19 中，如果這個(gè) switch 足夠大，編譯器（在支持的架構(gòu)上）會(huì)生成更高效的跳轉(zhuǎn)表代碼，而不是一系列的比較和跳轉(zhuǎn)。

• 強(qiáng)制要求 -p=importpath 標(biāo)志 ：Go 編譯器現(xiàn)在要求必須提供 -p=importpath 標(biāo)志才能構(gòu)建一個(gè)可鏈接的對(duì)象文件 (.o 文件)。go build 命令和 Bazel 構(gòu)建系統(tǒng)已經(jīng)會(huì)自動(dòng)提供這個(gè)標(biāo)志。如果你有自定義的構(gòu)建系統(tǒng)直接調(diào)用 Go 編譯器（compile），你需要確保傳遞了這個(gè)標(biāo)志。importpath 通常是包的導(dǎo)入路徑。
• 移除 -importmap 標(biāo)志 ：Go 編譯器不再接受 -importmap 標(biāo)志。直接調(diào)用編譯器的構(gòu)建系統(tǒng)必須改為使用 -importcfg 標(biāo)志來(lái)提供導(dǎo)入路徑到實(shí)際文件路徑的映射。go build 會(huì)自動(dòng)處理這個(gè)。

匯編器 (Assembler)

• 強(qiáng)制要求 -p=importpath 標(biāo)志 ：與編譯器類似，Go 匯編器（asm）現(xiàn)在也要求必須提供 -p=importpath 標(biāo)志才能構(gòu)建可鏈接的對(duì)象文件。同樣，go build 會(huì)處理好，但直接調(diào)用匯編器的系統(tǒng)需要自行添加。

鏈接器 (Linker)

• ELF 平臺(tái)使用標(biāo)準(zhǔn)壓縮 DWARF 格式 ：在 ELF 格式的目標(biāo)平臺(tái)（如 Linux）上，鏈接器現(xiàn)在默認(rèn)使用標(biāo)準(zhǔn)的 gABI 格式（SHF_COMPRESSED）來(lái)壓縮 DWARF 調(diào)試信息段，取代了之前使用的非標(biāo)準(zhǔn)的 .zdebug 格式。這有助于提高與其他工具鏈（如 GDB、objdump 等）的兼容性。

這些改變主要影響性能（switch 優(yōu)化）、構(gòu)建系統(tǒng)的維護(hù)者（需要調(diào)整對(duì)編譯器/匯編器的直接調(diào)用）以及調(diào)試信息格式的標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于大多數(shù)使用 go build 的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，后兩項(xiàng)更改是透明的。