Go是未來的服務端語言— Tobias Lütke, Shopify。在過去的幾年中,Golang逐步流行起來。 還有什麼能比一門新語言讓碼農們瘋狂呢? 因此,我開始學習了一段時間Golang,在這裡我將告訴你為什麼你也應該學習這種新語言。 在本文裡我不會告訴你怎麼寫hello world。 我要分析計算機硬體軟體的當前階段,以解釋為什麼我們需要像Go這樣的新語言?
硬體限制摩爾定律正在失效 第一個具有3.0GHz時鐘速度的Pentium 4處理器是由英特爾於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步。 您可以在下面的圖表中看到這一點。
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保持平穩。如果你認為添加更多的電晶體是解決方案,那麼你錯了。這是因為在較小的尺度上一些量子性質開始出現(如隧道,因為它實際上用掉更多的更多的電晶體(為什麼?)並且添加電晶體的性價比在下降。 所以製造商開始向處理器添加越來越多的核心。現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,這都不能無限擴展。這些多核處理器可以同時運行多個線程,並在紙面上帶來並發性。我們稍後將討論這一問題。 所以,如果我們不能完全依靠硬體的改進來提升性能,更高效的軟體也是我們需要考慮的手段。但遺憾的是,現代程式語言並不高效。
如上所述,硬體製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據中心,在未來幾年內核數量將會大大增加。更重要的是,今天的應用程式使用多個微服務來維護資料庫連接,消息隊列和緩存。因此,我們開發的軟體和程式語言應該輕鬆支持並發性,並且它們應該隨著核心數量的增加而輕鬆擴展。 但是,大多數現代程式語言(如Java,Python等)發明於90年代的單線程環境。當然這並不意味著他們不支持多線程(譯者的話Python確實不支持多線程)。大多數程式語言支持多線程。真正的問題來自並發執行和線程鎖,競爭條件和死鎖。這些東西使得在這些語言上創建多線程應用程式很困難。 例如,在Java中創建新線程會消耗大約1MB的內存堆大小。最終如果你創建了數千個線程,這將對堆內存造成巨大的壓力,並將由於內存不足而被作業系統殺死。此外,如果你想在兩個或多個線程之間進行通信,也比較困難。 另一方面,Go在2009年發布時,多核處理器已經流行起來。這就是為什麼GoLang以並發為第一要務。 Go使用goroutines而不是線程。新建goroutine只使用近2KB的內存,你可以創建數百萬goroutine。
當然還有其他的好處:
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存。
Goroutines的啟動時間比線程快。
Goroutines帶有內置的原語,以便在它們之間(channel)安全地通信。
Goroutines允許您避免在共享數據結構時使用互斥鎖。
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行。 Goroutine被復用到少量的OS線程中。
以上幾點,使Go非常強大,可以在處理並發(如Java、C和C++)的同時保持代碼的優雅(像Earlang)。
使用C、C ++的一個最大的好處是它們的性能比其他現代高級語言(如Java / Python)更強。 因為C / C ++是編譯執行而不是解釋執行的。 當您使用Java或其他基於JVM的語言構建應用程式時,它將代碼編譯為字節碼,在執行時,JVM解釋字節碼並將其轉換為處理器可以理解的二進位代碼。
而C、C 不在VM上執行,從執行周期中刪除一個步驟,並提高了性能。 他們直接將代碼編譯成二進位代碼。
但是在C/C中釋放和分配內存太過痛苦。 即使大多數程式語言可以使用垃圾收集器或引用計數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++這樣的低級語言並且是編譯型語言。 這意味著它的性能幾乎更接近低級語言。 並且Go還使用垃圾回收來分配和釋放內存。 所以不需要malloc和free!!!
Go代碼容易維護Go有著非常整潔和乾淨的語法。Go的設計者在創建語言時考慮到了這一點。 由於google有非常大的代碼庫,成千上萬的開發人員正在使用同一個代碼庫,代碼應該易於其他開發人員理解。這將使代碼易於維護和修改。 Go故意去掉了很多現代OOP語言具有的功能。
以上的差異使Go與其他語言非常不同。 當然你可能不喜歡上面的一些點。 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的語法非常穩定。 自從2012年首次公開發布1.0版以來,它保持不變。這使得它向下兼容。
Go的背後是Google結論稿源:Go中國