“    “Go will be the server language of the future.[1]” — Tobias Lütke, Shopify 

在過去幾年，有一門崛起的新語言：Go 或者 GoLang[2]。沒有什么比一門新的編程語言更令開發者興奮了，不是么? 因此，我在 4、5 個月之前開始學習 Go。在這里我將告訴你，你為什么也要學習這門新語言。

在這篇文章中，我不打算教你怎樣寫 “Hello World!!”。網上有許多其他的文章會教你。我將闡述軟硬件發展的現狀以及為什么我們要學習像 Go 這樣的新語言？ 因為如果沒有任何問題，我們就不需要解決方案，不是么？

硬件的局限性

摩爾定律[3]正在失效。

英特爾公司在 2004 年推出[4]了第一款具有 3.0 GHz時鐘速度的奔騰 4 處理器。如今，我的 2016款 MacBook Pro[5] 的時鐘速度為 2.9 GHz。因此，差不多十年，原始處理能力都沒有太多的增加。你可以在下圖中看到處理能力的增長與時間的關系。

從上面的圖表可以看出，單線程的性能和處理器的頻率在近十年幾乎保持穩定。如果你認為添加更多的晶體管是一種解決問題的方法，那你就錯了。這是因為在微觀尺度上，量子特性開始顯現（例如：量子隧道穿越），放更多的晶體管代價也會越多(為什么？[6])，而且，每美元可以添加晶體管的數量也開始下降。

所以，針對上述問題的解決方案如下：

•  廠商開始向處理器添加越來越多的內核。如今，我們已經有四核和八核的 CPU 可用。
•  我們還引入了超線程技術。
•  為處理器添加更多的緩存以提升性能。

但是，以上方案也有它們自身的限制。我們無法向處理器添加更多的緩存以提升性能，因為緩存具有物理限制：緩存越大，速度越慢。添加更多的內核到處理器也有它的成本。而且，這也無法無限擴展。這些多核處理器能同時運行多個線程，同時也能帶來并發能力。我們稍后會討論它。

因此，如果我們不能依賴于硬件的改進，唯一的出路就是找到一個高效的軟件來提升性能，但遺憾的是，現代編程語言都不是那么高效。

  “    “現代處理器就像一輛有氮氧加速系統的直線競速賽車，它們在直線競速賽中表現優異。不幸的是，現代編程語言卻像蒙特卡羅賽道，它們有大量的彎道。” - David Ungar[7]

Go 有 goroutine！！

如上所述，硬件提供商正在向處理器添加更多的內核以提升性能。所有的數據中心都在這些處理器上運行，我們應該期待在未來幾年內核數量的增長。更重要的是，如今的應用程序都是使用多個微服務來維持數據庫的連接、消息隊列和緩存的維護。因此，我們開發的軟件和編程語言可以更容易的支持并發，并且它們應該隨著內核數量的增長而可擴展。

但是大多數現代編程語言（如 Java、Python 等）都來自于 90 年代的單線程環境。這些語言大多數都支持多線程。但真正的問題是并發執行，線程鎖、競爭條件和死鎖。這些問題都使得很難在這些語言上創建一個多線程的應用程序。

例如，在 Java 中創建新的線程會消耗大量內存。因為每一個線程都會消耗大約 1 MB 大小的堆內存，如果你運行上千個線程，他們會對堆造成巨大的壓力，最終會由于內存不足而宕機。此外，你想要在兩個或者多個線程之間通信也是非常困難的。

另一方面，Go 于 2009 年發布，那時多核處理器已經上市了。這也是為什么 Go 是在考慮并發的基礎上構建的。Go 用 goroutine 來替代線程，它們從堆中消耗了大約 2 KB 的內存。因此你可以隨時啟動上百萬個 goroutine。

Goroutine 是怎樣工作的呢？參考：http://golangtutorials.blogspot.in/2011/06/goroutines.html

其他的好處：

•  Goroutine 具有可增長的分段堆棧，這意味著它只會在需要的時候才會使用更多的內存。
•  Goroutine 比線程啟動的更快。
•  Goroutine 帶有內置原語，可以在它們（通道）之間安全的進行通信。
•  Goroutine 允許你在共享數據結構時避免使用互斥鎖。
•  此外，goroutine 和系統線程沒有 1:1 的映射。單個 goroutine 能在多個線程上運行。Goroutine 也能被復用到少量的系統線程上。

   “    你能在 Rob Pike 的優秀演講并發不是并行[8]中獲取更深刻理解。

以上這些點，能使 Go 能像 Java、C 或者 C++ 一樣擁有強大的并發處理能力，同時在保證并發執行代碼嚴謹性的基礎上，像 Erlang 一樣優美。

Go takes good of both the worlds. Easy to write concurrent and efficient to manage concurrency

Go 直接在底層硬件上運行

與其他現代高級語言（如 Java/Python）相比，使用 C、C++ 的最大好處就是它的性能，因為 C/C++ 是編譯型語言而不是解釋型語言。

處理器能理解二進制文件。通常來說，當你編譯一個用 Java 或者其他基于 JVM 的語言構建的應用程序，它將人類可讀的代碼編譯為字節代碼，這可以被 JVM 或者在底層操作系統之上運行的其他虛擬機所理解。當執行的時候，虛擬機解釋這些字節碼并且將他們轉化為處理器能理解的二進制文件。

基于虛擬機語言的執行步驟

而另一個方面，C/C++ 不會在 VM 上執行，并且從執行周期中刪除（編譯為字節代碼）這一步提高性能。它直接將人類可讀的代碼編譯為二進制文件。

但是，在這些語言中釋放和分配變量是一件極其痛苦的事情。雖然大部分編程語言都使用垃圾回收器或者引用計數的算法來處理對象的分配和移除。

Go 做到了兩全其美，Go 像一些低級別的語言（如：C/C++ ）一樣是一門編譯型語言，這意味著它的性能幾乎接近于低級別語言，它還用垃圾回收來分配和刪除對象。因此，不再需要 malloc() 和 free() 聲明了！！！這太酷了！！！

用 Go 編寫的代碼易于維護

我告訴你一件事，Go 沒有像其他語言一樣瘋狂于編程語法，它的語法非常整潔。

Go 的的設計者在谷歌創建這門語言的時候就考慮到了這一點，由于谷歌擁有非常強大的代碼庫，成千上萬的開發者都工作在相同的代碼庫上，代碼應該易于其他開發者理解，一段代碼應該對另一段代碼有最小的影響。這些都會使得代碼易于維護，易于修改。

Go 有意的忽視了許多現代面向對象語言的一些特性。

•  沒有類。 所有代碼都僅用 package 分開，Go 只有結構體而不是類。
•  不支持繼承。 這將使得代碼易于修改。在其他語言中，如：Java/Python，如果類 ABC 繼承類 XYZ 并且你在類 XYZ 中做了一些改動，那么這可能會在繼承類 XYZ 的其他類中產生一些副作用。通過移除繼承，Go 也使得理解代碼變得很容易 （因為當你在看一段代碼時不需要同時查看父類）。
•  沒有構造方法。
•  沒有注解。
•  沒有泛型。
•  沒有異常。

以上這些改變使得 Go 與其他語言截然不同，這使得用 Go 編程與其他語言很不一樣。你可能不喜歡以上的一些觀點。但是，并不是說沒有上述這些特性，你就無法對你的應用程序編碼。你要做的就是多寫幾行代碼，但從積極的一面，它將使你的代碼更加清晰，為代碼添加更多的清晰度。

代碼的可讀性和效率的對比

如上圖所示，Go 幾乎與 C/C++ 一樣高效，同時像 Ruby、Python 以及其他一些語言一樣保持代碼語法的簡潔，對于人類和處理器來說，這是一個雙贏的局面！！！

與 Swift 等這些新的語言不一樣[9]，Go 的語法非常穩定。自從 2012 年首次公開發布 1.0 版本以來，它保持不變并且向后兼容。

Go 由谷歌背書

•  我知道這不是一個直接的技術優勢，但 Go 是由谷歌設計并支持的，谷歌擁有世界上最大的云基礎設施之一，并且規模龐大。谷歌設計 Go 以解決可擴展性和有效性問題。這些是創建我們自己的服務器時都會遇到的問題。

•  Go 更多的也是被一些大公司所使用，如 Adobe、BBC、IBM，因特爾甚至是 Medium[10]。(來源：https://github.com/golang/go/wiki/GoUsers[11])

結論

•  盡管 Go 與其他面向對象的語言非常不同，但他同樣產生了巨大的影響。Go 提供了像 C/C++ 一樣的高性能，像 Java 一樣高效的并發處理以及像 Python/Perl 一樣的編碼樂趣。
•  如果你沒有任何學習 Go 的計劃，我將仍然會說硬件的限制會給我們帶來壓力，軟件開發者應該寫超高效的代碼。開發者應該理解硬件并相應的優化他們的程序。優化的軟件能運行在更廉價或者更慢的機器上（例如物聯網[12]設備），并且整體上對最終用戶體驗有更好的影響。