為什么要學習Go

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。 還有什么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，在這里我將告訴你為什么你也應該學習這種新語言。 在本文里我不會告訴你怎么寫hello world。 我要分析計算機硬件軟件的當前階段，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開始出現（如隧道，因為它實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。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***擴展。這些多核處理器可以同時運行多個線程，并在紙面上帶來并發性。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，今天的應用程序使用多個微服務來維護數據庫連接，消息隊列和緩存。因此，我們開發的軟件和編程語言應該輕松支持并發性，并且它們應該隨著核心數量的增加而輕松擴展。 但是，大多數現代編程語言（如Java，Python等）發明于90年代的單線程環境。當然這并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）。大多數編程語言支持多線程。真正的問題來自并發執行和線程鎖，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序很困難。 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，并將由于內存不足而被操作系統殺死。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。這就是為什么GoLang以并發為***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，可以在處理并發（如Java、C和C++）的同時保持代碼的優雅（像Earlang）。

Go直接運行在硬件上

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或其他基于JVM的語言構建應用程序時，它將代碼編譯為字節碼，在執行時，JVM解釋字節碼并將其轉換為處理器可以理解的二進制代碼。 

而C、C 不在VM上執行，從執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制代碼。 

但是在C/C中釋放和分配內存太過痛苦。 即使大多數編程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存。 所以不需要malloc和free！??！

Go代碼容易維護

Go有著非常整潔和干凈的語法。Go的設計者在創建語言時考慮到了這一點。 由于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，代碼應該易于其他開發人員理解。這將使代碼易于維護和修改。 Go故意去掉了很多現代OOP語言具有的功能。

• 沒有類。 Go只有結構體而不是類。

• 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中進行了一些更改，那么這可能會在繼承XYZ的其他類中產生一些副作用。 通過刪除繼承，Go使得很容易理解代碼（因為沒有超類）。

• 沒有構造函數。

• 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***公開發布1.0版以來，它保持不變。這使得它向下兼容。

Go的背后是Google

• 雖然這不是直接的技術優勢。 但Go是由Google設計和支持的。 Google擁有世界上***的云基礎架構之一，并且可以大規模擴展。Go是由Google設計的，以解決他們需要的可擴展性性問題。這些也是你在創建自己的服務時將面臨的問題。

• Go也被一些大公司使用，如Adobe，BBC，IBM，英特爾等等。

結論

• 即使Go和其他面向對象的語言非常不同，但它同時為您提供高性能（如C/C++），超級好用的并發處理（如Java）和簡潔的代碼（如Python/Perl）。

• 如果你沒有任何計劃學習Go，我還是會說軟件開發人員需要寫出超高效的代碼。開發人員需要了解硬件并相應地優化程序。優化軟件以運行在更便宜和更慢的硬件（如IOT設備）以提升最終用戶體驗。