一.Go语言简介

简介

Go语言（或 Golang）起源于 2007 年，并在 2009 年正式对外发布。Go 是非常年轻的一门语言，它的主要目标是“兼具 Python 等动态语言的开发速度和 C/C++ 等编译型语言的性能与安全性”。

Go语言是编程语言设计的又一次尝试，是对类C语言的重大改进，它不但能让你访问底层操作系统，还提供了强大的网络编程和并发编程支持。Go语言的用途众多，可以进行网络编程、系统编程、并发编程、分布式编程。

Go语言的推出，旨在不损失应用程序性能的情况下降低代码的复杂性，具有“部署简单、并发性好、语言设计良好、执行性能好”等优势，目前国内诸多 IT 公司均已采用Go语言开发项目。

Go语言有时候被描述为“C 类似语言”，或者是“21 世纪的C语言”。Go 从C语言继承了相似的表达式语法、控制流结构、基础数据类型、调用参数传值、指针等很多思想，还有C语言一直所看中的编译后机器码的运行效率以及和现有操作系统的无缝适配。

因为Go语言没有类和继承的概念，所以它和 Java 或 C++ 看起来并不相同。但是它通过接口（interface）的概念来实现多态性。Go语言有一个清晰易懂的轻量级类型系统，在类型之间也没有层级之说。因此可以说Go语言是一门混合型的语言。

此外，很多重要的开源项目都是使用Go语言开发的，其中包括 Docker、Go-Ethereum、Thrraform 和 Kubernetes。

Go 是编译型语言

Go 使用编译器来编译代码。编译器将源代码编译成二进制（或字节码）格式；在编译代码时，编译器检查错误、优化性能并输出可在不同平台上运行的二进制文件。要创建并运行 Go 程序，程序员必须执行如下步骤。

• 使用文本编辑器创建 Go 程序；
• 保存文件；
• 编译程序；
• 运行编译得到的可执行文件。

这不同于 Python、Ruby 和 JavaScript 等语言，它们不包含编译步骤。Go 自带了编译器，因此无须单独安装编译器。

为什么要学习Go语言

如果你要创建系统程序，或者基于网络的程序，Go语言是很不错的选择。作为一种相对较新的语言，它是由经验丰富且受人尊敬的计算机科学家设计的，旨在应对创建大型并发网络程序面临的挑战。

在Go语言出现之前，开发者们总是面临非常艰难的抉择，究竟是使用执行速度快但是编译速度并不理想的语言（如：C++），还是使用编译速度较快但执行效率不佳的语言（如：.NET、Java），或者说开发难度较低但执行速度一般的动态语言呢？显然，Go语言在这 3 个条件之间做到了最佳的平衡：快速编译，高效执行，易于开发。

Go语言支持交叉编译，比如说你可以在运行 Linux 系统的计算机上开发可以在 Windows 上运行的应用程序。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！

二.Go语言的特性

语法简单

抛开语法样式不谈，单就类型和规则而言，Go 与 C99、C11 相似之处颇多，这也是Go语言被冠以“NextC”名号的重要原因。

Go语言的语法处于简单和复杂的两极。C语言简单到你每写下一行代码，都能在脑中想象出编译后的模样，指令如何执行，内存如何分配，等等。而 C 的复杂在于，它有太多隐晦而不着边际的规则，着实让人头疼。相比较而言，Go 从零开始，没有历史包袱，在汲取众多经验教训后，可从头规划一个规则严谨、条理简单的世界。

Go语言的语法规则严谨，没有歧义，更没什么黑魔法变异用法。任何人写出的代码都基本一致，这使得Go语言简单易学。放弃部分“灵活”和“自由”，换来更好的维护性，我觉得是值得的。

将“++”、“–”从运算符降级为语句，保留指针，但默认阻止指针运算，带来的好处是显而易见的。还有，将切片和字典作为内置类型，从运行时的层面进行优化，这也算是一种“简单”。

并发模型

时至今日，并发编程已成为程序员的基本技能，在各个技术社区都能看到诸多与之相关的讨论主题。在这种情况下Go语言却一反常态做了件极大胆的事，从根本上将一切都并发化，运行时用 Goroutine 运行所有的一切，包括 main.main 入口函数。

可以说，Goroutine 是 Go 最显著的特征。它用类协程的方式来处理并发单元，却又在运行时层面做了更深度的优化处理。这使得语法上的并发编程变得极为容易，无须处理回调，无须关注线程切换，仅一个关键字，简单而自然。

搭配 channel，实现 CSP 模型。将并发单元间的数据耦合拆解开来，各司其职，这对所有纠结于内存共享、锁粒度的开发人员都是一个可期盼的解脱。若说有所不足，那就是应该有个更大的计划，将通信从进程内拓展到进程外，实现真正意义上的分布式。

内存分配

将一切并发化固然是好，但带来的问题同样很多。如何实现高并发下的内存分配和管理就是个难题。好在 Go 选择了 tcmalloc，它本就是为并发而设计的高性能内存分配组件。

可以说，内存分配器是运行时三大组件里变化最少的部分。刨去因配合垃圾回收器而修改的内容，内存分配器完整保留了 tcmalloc 的原始架构。使用 cache 为当前执行线程提供无锁分配，多个 central 在不同线程间平衡内存单元复用。在更高层次里，heap 则管理着大块内存，用以切分成不同等级的复用内存块。快速分配和二级内存平衡机制，让内存分配器能优秀地完成高压力下的内存管理任务。

在最近几个版本中，编译器优化卓有成效。它会竭力将对象分配在栈上，以降低垃圾回收压力，减少管理消耗，提升执行性能。可以说，除偶尔因性能问题而被迫采用对象池和自主内存管理外，我们基本无须参与内存管理操作。

垃圾回收

垃圾回收一直是个难题。早年间，Java 就因垃圾回收低效被嘲笑了许久，后来 Sun 连续收纳了好多人和技术才发展到今天。可即便如此，在 Hadoop 等大内存应用场景下，垃圾回收依旧捉襟见肘、步履维艰。

相比 Java，Go 面临的困难要更多。因指针的存在，所以回收内存不能做收缩处理。幸好，指针运算被阻止，否则要做到精确回收都难。

每次升级，垃圾回收器必然是核心组件里修改最多的部分。从并发清理，到降低 STW 时间，直到 Go 的 1.5 版本实现并发标记，逐步引入三色标记和写屏障等等，都是为了能让垃圾回收在不影响用户逻辑的情况下更好地工作。尽管有了努力，当前版本的垃圾回收算法也只能说堪用，离好用尚有不少距离。

静态链接

Go 刚发布时，静态链接被当作优点宣传。只须编译后的一个可执行文件，无须附加任何东西就能部署。这似乎很不错，只是后来风气变了。连着几个版本，编译器都在完善动态库 buildmode 功能，场面一时变得有些尴尬。

暂不说未完工的 buildmode 模式，静态编译的好处显而易见。将运行时、依赖库直接打包到可执行文件内部，简化了部署和发布操作，无须事先安装运行环境和下载诸多第三方库。这种简单方式对于编写系统软件有着极大好处，因为库依赖一直都是个麻烦。

标准库

功能完善、质量可靠的标准库为编程语言提供了充足动力。在不借助第三方扩展的情况下，就可完成大部分基础功能开发，这大大降低了学习和使用成本。最关键的是，标准库有升级和修复保障，还能从运行时获得深层次优化的便利，这是第三方库所不具备的。

Go 标准库虽称不得完全覆盖，但也算极为丰富。其中值得称道的是 net/http，仅须简单几条语句就能实现一个高性能 Web Server，这从来都是宣传的亮点。更何况大批基于此的优秀第三方 Framework 更是将 Go 推到 Web/Microservice 开发标准之一的位置。

当然，优秀第三方资源也是语言生态圈的重要组成部分。近年来崛起的几门语言中，Go 算是独树一帜，大批优秀作品频繁涌现，这也给我们学习 Go 提供了很好的参照。

工具链

完整的工具链对于日常开发极为重要。Go 在此做得相当不错，无论是编译、格式化、错误检查、帮助文档，还是第三方包下载、更新都有对应的工具。其功能未必完善，但起码算得上简单易用。

内置完整测试框架，其中包括单元测试、性能测试、代码覆盖率、数据竞争，以及用来调优的 pprof，这些都是保障代码能正确而稳定运行的必备利器。

除此之外，还可通过环境变量输出运行时监控信息，尤其是垃圾回收和并发调度跟踪，可进一步帮助我们改进算法，获得更佳的运行期表现。

三.Go语言和其它编程语言的对比

Go语言的优势

Go语言是集多编程范式之大成者，体现了优秀的软件工程思想和原则，其特性可以使开发者快速地开发、测试和部署程序，大大提高了生产效率。下面我们来看看与其他主流语言相比，Go语言具有的优势。

1. 相对于 C/C++ 来讲，Go语言拥有清晰的依赖管理和全自动的垃圾回收机制，因此其代码量大大降低，开发效率大大提高。

2. 相对于 Java 来讲，Go语言拥有简明的类型系统、函数式编程范式和先进的并发编程模型。因此其代码块更小更简洁、可重用性更高，并可在多核计算环境下更快地运行。

3. 对于 PHP 来讲，Go语言更具通用性和规范性。这使得其更适合构建大型的软件，并能够更好地将各个模块组织在一起。在性能方面，PHP 不可与 Go 同日而语。

4. 对于 Python/Ruby 来讲，Go 的优势在于其简洁的语法、非侵入式和扁平化的类型系统和浑然天成的多范式编程模型。与 PHP 一样，Python 和 Ruby 也是动态类型的解释型语言，这就意味着它们的运行速度会比静态类型的编译型语言慢很多。

总而言之，Go语言对于当前大多数主流语言来讲，最大的优势在于具有较高的生产效率、先进的依赖管理和类型系统，以及原生的并发计算支持。因此，Go语言自发布以来就受到了各个领域开发者的关注和青睐。

Go语言的劣势

1. 从分布式计算的角度来看，Go语言的成熟度不及 Erlang（现在已经出现了一些这方面的Go语言代码包，我们已经可以看到光明的未来了）。

2. 从程序运行速度的角度来看，Go语言虽然已与 Java 不相上下，但还不及 C（差距正在不断地缩小）。

3. 从第三方库的角度来看，Go语言的库数量还远远不及其他几门主流语言（比如 Java、Python、Ruby 等）。不过与Go语言的年纪相比，用它实现的第三方库已经相当多了，并且它们的数量在持续地飞速增长中。

另外，在更深的层面，Go语言标准库中也有些不尽如人意的的地方，具体如下。

1. 从语言语法角度来看，Go语言语法里的语法糖并不多，这让许多 Python、Ruby 爱好者们对它不屑一顾。另外，变量赋值方式多得有点儿累赘了。最让人遗憾的也是我比较在意的一个地方是，Go语言不支持自定义的泛型类型。

2. 从并发编程角度来看，Go语言提供的并发模型很强大，但也有一些编写规则需要了解。否则，很容易踩进“坑”里。其实不提倡把这叫作“坑”。因为这些所谓的“坑”，大都是我们由于对原理不熟悉而自己挖出来的。

3. 从垃圾回收角度看，Go语言的垃圾回收采用的是并发的标记清除算法（Concurrent Mark and Sweep，CMS）。虽然是并发的操作，时间比串行操作短很多，但是还是会在垃圾回收期间停止所有用户程序的操作。这一点多少会影响到对实时性要求比较高的应用。不过，在Go语言 1.3 之后的版本中，这方面的问题已经得到了极大的改善。

虽然Go语言还有一些瑕疵，但从整体来看，它已经是一门非常优秀的通用编程语言了。并且，Go语言在今后的发展上会关注性能、可靠性、可移植性和一些功能增强，所以上述缺憾会随着版本的推进而逐渐减弱和消失。