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系统编程语言明日之星—骋辞 ■ 文 / 余锋 G o 语言由Google 提供支持，于2007 年 了动态语 言的弹性 ， 又有了静态语言的安全性 9 月开始浮出水面 ， 出自 Rob Pike、 和高性能 。Rob Pike 指出 Go 代码的编译基本 Ken Thomason 等大师之手 ， 是一种 上可以达到 C 语言的速度 ， 几乎可以在瞬间完 支持并发和垃圾回收的编译型编程语言。 成 。 而在运行效率上已经和 C 语言很接近 ， 同 Go 语言是基于 BSD 许可发行的开源项目 ， 时支持多核心并发运算 。 来自语言性能比较网 目前只支持Linux、Mac OS X和Windows平台。 站 Computer Language Benchmarks Game 由于团队资源及社区规模的限制 ， 目前 Go 还无 的数据也验证了这一点 。 目前这个 Go 社区非常 法支持更多的操作系统，因此需要更多的参与者 活跃 ， 新的特性和包在不断地被提出和加入 ， 来进行移植。 加上有 Google 在背后强力支持和推广 ， 个人认 作者介绍： Go 语言创建伊始 ， 就目标明确 —— 创建一 为应用前景非常广阔 。 Cover Story 余锋，就职于淘宝核心系 种高性能 、 开发迅速 、 安全且富有趣味的系统 统研发部。多年C和网络 开发经验，专注于高性 编程语言 。 各种高性能的网络服务器 、 文件存 Go能解决什么问题呢? 能、容错、分布式服务器 储系统 、 数据库等 ， 都非常适合使用 Go 进行开 我们在编写系统程序时总是会面临以下挑 的研究和实现。 发 。 当然 Go 也可以运用在其他领域 ，Go 的官 战 ： 第一 ， 硬件发展得很快 ， 软件技术总是突 方网站 golang.org 就是使用 gdoc 实现的 。 破得很慢 ； 第二 ， 复杂的系统依赖性很强 ， 平 Go 已经在 Google 公司内部尝试使用 ， 但 台 、 库 、 管理这些依赖相当麻烦 ； 第三 ， 目前 封面报道 是并没有大规模地部署，因此仍处于试验阶 可用的系统语言如 C++、Java 太笨拙 ， 也太复 段 ， 需要丰富的测试和考验 。 杂 ， 在处理复杂情况时感觉力不从心 ； 第四 ， Go已经给了我们一个华丽的亮相，在工 复杂的内存管理和资源管理 ； 第五 ， 多核心机 程层面，Go语言官方目前还没有自己的编辑 器的涌现 ， 在未来几年里面 128 核心的机器应 器 ， 但是发布包带了 Emacs、VI 以及 Xcode 该会很常见 ， 我们难道还是用最原始的线程 机 的插件 ， 方便用户的编辑 。 它目前有 2 个编译 制和同步原语来面对 ? 器 ： 源于 Plan9 的 Native 8/6g 编译器和以 GCC 大部分系统语言并不是设计来解决这些问 为后端的 Gccgo。 Gccgo 能编译出来更高效的 题的，而且新涌现的大多数程序库也并没有 代码 ， 还可以和其他的 gcc 库相链接 。 但是遗 改善这些问题 ， 相反加剧了复杂度 。 正如 Rob 憾的是 Gccgo 尚未实现垃圾收集 ，Goroutine Pike 说 ：“ 我们开发 Go， 是因为近 10 年来开 通过 pthread 实现 ， 调度开销大且栈空间占用 发系统程序之难让我们有点沮丧 。 这时候 Go 多 ， 而且编译时间较长 ， 无法在实际项目中使 来拯救我们啦 ！” 用 。 排错器和调优器目前还不大可用 。 我看好 Go 的原因是 ， 这个语言不是凭空或 设计目标 者实验室设计的 ， 而是填补过去 10 年在系统编 系统编程语言 程软件方面的不足 。 作为系统软件的编写者 ， 快速编译和执行 经常会深深地感到目前常见系统语言在面对大 类型安全性和内存使用安全 规模网络应用的力不从心 ， 在不断涌现的多核 很好的支持并发计算 心硬件前的无奈 ， 在多线程和各种锁中间的痛 高效低延迟的垃圾回收算法 苦 ， 在不停地制造各种各样的轮子的困惑 ， 以 及在使用很原始的排错器的低效 。Go 拥有的这 设计原则 些现代特性都是系统用户梦寐以求的 ， 既结合 更少的关键词 ， 减少无谓的输入 64 程序员
保持概念正交 息 ， 有同步和异步之分 。Channel 在生产者和消费者之间 保持简单 架设起沟通的桥梁 ， 承担起传统语言消息队列的作用 。 减少类型 ， 无类型层次 ， 避免罗嗦 Goroutine：Goroutine 是使并发编程变得容易的核 心 。 实现上是通过系统的线程来多路派遣协程 ， 使得函数 语言特性 的执行看起来独立 。 当一个协程阻塞的时候 ， 比如说费时 G o 语 言 脱胎 于 C 语 言 ， 同 时 还 从社 区 的 其 他语 言如 的系统调用 ， 调度器就会自动把其他协程安排到另外的线 Pascal、 CSP、Occam 借鉴了很多特性 ， 添加了如包管 程去执行 ， 从而保证了系统的不间断运行 。 这个调度对于 理、反射、 垃圾回收器、动态类型、并发以及并行机制等。 程序员是透明的 ， 从用户的角度来看 ， 协程在一直运行 。 它有一些有趣的特性 ： 而且这个调度的开销非常小 ， 典型的 CPU 每秒钟可以调度 融合多种语言的特性 ， 各个社区的人都感觉会很熟 百万次 ， 协程还支持堆栈的自增 。 这两个设计使得我们可 悉 ， 特别是 C、Lua、Python 社区的用户非常容易上手 。 以创建大量的 goroutine， 模拟现实世界对象的行为 ， 大 支持面向对象编程 ， 但是不支持层次继承 。 大简化了程序的设计和实现 。 清晰 、 精确的语法 。 Network 支持 ： 目前支持 Tcp/Udp 协议 ， 有统一的编 大写符号导出公共符号 ， 小写是私有的 。 程接口 ， 方便未来支持更多的协议 ， 通过内核 POLL 支持 函数或者块开始注释是文档 ， 方便 gdoc 生成文档 。 成千上万的并发连接 。 在网络读写暂时无效的时候 ， 网络 改进的 If、Case 复合语句 ， 允许在条件判定前 ， 执 模块会自动把该句柄注册到系统的 poll set， 并且让出执行 行初始语句 。Case 不支持自动 fall through， 支持多个判 权 ， 等待读写事件的发生 。 一旦读写事件得到通知 ， 网络 互 断条件和表达式 。 模块内部通过 Channel 通知刚才被阻塞的操作继续执行 。 联 网 轻量的类型系统 ， 强类型 ， 没有隐式的转换 ， 显式 从用户使用角度来看 ， 网络的读写都是顺序执行的 ， 极大 产 类型转化 。 地简化了编程 。 品 指针运算由 slice 代替 ， 提高安全性的同时也有很高 正是 Network+ 闭包 +Goroutine+Channel 让 Go 语言 设 计 的效率 。 这么突出 ， 突破了用户在编写大规模系统程序时的局限 。 内置基本数据类型数组和字典 。 10 年 type： 相当灵活的 struct， 支持匿名字段 ， 复用看起 库实现 来很优雅 。 完全用 Go 语言实现 ， 不依赖其他系统库 。 灵活但独特的 interface: 接口类型 ， 接口实现分 模块管理 。 一个 Package 可以分散在多个文件里 ， 离 。 若一个 struct 实现了 interface 声明的方法则视为实现 通过包名整合在一起 。 支持包层面的初始化操作 。 此 interface。 通用类型 interface{} 用来表示同样类型 ， 用 接口库如 XML、Asn1、JSON、IO 库 、 压缩 、 加密 于实现包容器和用于参数省略的场合 。 库等 ， 比较齐全 ， 极大地方便了用户 。 range：for语句支持通用的迭代，支持数组、字 支持 Unicode。 典 、 通讯管道 。 特别是通讯管道结合 Goroutine， 由生产 者负责在一端输入数据 ，range 充当消费者 ， 从另外一端 与其他语言的交互 消费数据 。 Cgo 支持 C 和 Go 语言编程混合 ， 使得 Go 语言的扩展 reflection： 用于实现多参数机制和实现比如 XML、 非常容易 ， 让 Cgo 来做参数和类型转换 ， 直接连接用户的 JSON 库 ， 很直观地把结构的字段名和值映射起来 ， 但是 C 函数 。 执行效率不高 。 defer 负责资源的自动释放 ， 有效地避免资源泄漏 。 目前存在的问题 语言的面世时间比较短 ， 实现和社区都不够成熟 ， 语言亮点 一些关键的语言特性如 select timeout 还没有实现 ， 编译 闭包 ： 函数是第一类对象 。 有了闭包 ， 我们很容易把 器也不大完善 。 数据和函数结合在一起 ， 形成一个独立的执行体 ， 无需关 语言库少 ， 主要体现在缺少高级网络 、GUI、 数据 心数据的泄漏 ， 是并发编程的基础 。 库访和媒体处理库 。 Channel：CSP 的核心思想是通过消息共享 ， 而不 基于 Go 的应用还比较少 ， 甚至在 Google 内部也还 是内存共享 。 而消息共享机制就是通过 Channel 来传递消 是个试验项目 ， 还没有大规模的应用 。 2010 08 65

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  • 1. 系统编程语言明日之星—骋辞 ■ 文 / 余锋 G o 语言由Google 提供支持，于2007 年 了动态语 言的弹性 ， 又有了静态语言的安全性 9 月开始浮出水面 ， 出自 Rob Pike、 和高性能 。Rob Pike 指出 Go 代码的编译基本 Ken Thomason 等大师之手 ， 是一种 上可以达到 C 语言的速度 ， 几乎可以在瞬间完 支持并发和垃圾回收的编译型编程语言。 成 。 而在运行效率上已经和 C 语言很接近 ， 同 Go 语言是基于 BSD 许可发行的开源项目 ， 时支持多核心并发运算 。 来自语言性能比较网 目前只支持Linux、Mac OS X和Windows平台。 站 Computer Language Benchmarks Game 由于团队资源及社区规模的限制 ， 目前 Go 还无 的数据也验证了这一点 。 目前这个 Go 社区非常 法支持更多的操作系统，因此需要更多的参与者 活跃 ， 新的特性和包在不断地被提出和加入 ， 来进行移植。 加上有 Google 在背后强力支持和推广 ， 个人认 作者介绍： Go 语言创建伊始 ， 就目标明确 —— 创建一 为应用前景非常广阔 。 Cover Story 余锋，就职于淘宝核心系 种高性能 、 开发迅速 、 安全且富有趣味的系统 统研发部。多年C和网络 开发经验，专注于高性 编程语言 。 各种高性能的网络服务器 、 文件存 Go能解决什么问题呢? 能、容错、分布式服务器 储系统 、 数据库等 ， 都非常适合使用 Go 进行开 我们在编写系统程序时总是会面临以下挑 的研究和实现。 发 。 当然 Go 也可以运用在其他领域 ，Go 的官 战 ： 第一 ， 硬件发展得很快 ， 软件技术总是突 方网站 golang.org 就是使用 gdoc 实现的 。 破得很慢 ； 第二 ， 复杂的系统依赖性很强 ， 平 Go 已经在 Google 公司内部尝试使用 ， 但 台 、 库 、 管理这些依赖相当麻烦 ； 第三 ， 目前 封面报道 是并没有大规模地部署，因此仍处于试验阶 可用的系统语言如 C++、Java 太笨拙 ， 也太复 段 ， 需要丰富的测试和考验 。 杂 ， 在处理复杂情况时感觉力不从心 ； 第四 ， Go已经给了我们一个华丽的亮相，在工 复杂的内存管理和资源管理 ； 第五 ， 多核心机 程层面，Go语言官方目前还没有自己的编辑 器的涌现 ， 在未来几年里面 128 核心的机器应 器 ， 但是发布包带了 Emacs、VI 以及 Xcode 该会很常见 ， 我们难道还是用最原始的线程 机 的插件 ， 方便用户的编辑 。 它目前有 2 个编译 制和同步原语来面对 ? 器 ： 源于 Plan9 的 Native 8/6g 编译器和以 GCC 大部分系统语言并不是设计来解决这些问 为后端的 Gccgo。 Gccgo 能编译出来更高效的 题的，而且新涌现的大多数程序库也并没有 代码 ， 还可以和其他的 gcc 库相链接 。 但是遗 改善这些问题 ， 相反加剧了复杂度 。 正如 Rob 憾的是 Gccgo 尚未实现垃圾收集 ，Goroutine Pike 说 ：“ 我们开发 Go， 是因为近 10 年来开 通过 pthread 实现 ， 调度开销大且栈空间占用 发系统程序之难让我们有点沮丧 。 这时候 Go 多 ， 而且编译时间较长 ， 无法在实际项目中使 来拯救我们啦 ！” 用 。 排错器和调优器目前还不大可用 。 我看好 Go 的原因是 ， 这个语言不是凭空或 设计目标 者实验室设计的 ， 而是填补过去 10 年在系统编 系统编程语言 程软件方面的不足 。 作为系统软件的编写者 ， 快速编译和执行 经常会深深地感到目前常见系统语言在面对大 类型安全性和内存使用安全 规模网络应用的力不从心 ， 在不断涌现的多核 很好的支持并发计算 心硬件前的无奈 ， 在多线程和各种锁中间的痛 高效低延迟的垃圾回收算法 苦 ， 在不停地制造各种各样的轮子的困惑 ， 以 及在使用很原始的排错器的低效 。Go 拥有的这 设计原则 些现代特性都是系统用户梦寐以求的 ， 既结合 更少的关键词 ， 减少无谓的输入 64 程序员
  • 2. 保持概念正交 息 ， 有同步和异步之分 。Channel 在生产者和消费者之间 保持简单 架设起沟通的桥梁 ， 承担起传统语言消息队列的作用 。 减少类型 ， 无类型层次 ， 避免罗嗦 Goroutine：Goroutine 是使并发编程变得容易的核 心 。 实现上是通过系统的线程来多路派遣协程 ， 使得函数 语言特性 的执行看起来独立 。 当一个协程阻塞的时候 ， 比如说费时 G o 语 言 脱胎 于 C 语 言 ， 同 时 还 从社 区 的 其 他语 言如 的系统调用 ， 调度器就会自动把其他协程安排到另外的线 Pascal、 CSP、Occam 借鉴了很多特性 ， 添加了如包管 程去执行 ， 从而保证了系统的不间断运行 。 这个调度对于 理、反射、 垃圾回收器、动态类型、并发以及并行机制等。 程序员是透明的 ， 从用户的角度来看 ， 协程在一直运行 。 它有一些有趣的特性 ： 而且这个调度的开销非常小 ， 典型的 CPU 每秒钟可以调度 融合多种语言的特性 ， 各个社区的人都感觉会很熟 百万次 ， 协程还支持堆栈的自增 。 这两个设计使得我们可 悉 ， 特别是 C、Lua、Python 社区的用户非常容易上手 。 以创建大量的 goroutine， 模拟现实世界对象的行为 ， 大 支持面向对象编程 ， 但是不支持层次继承 。 大简化了程序的设计和实现 。 清晰 、 精确的语法 。 Network 支持 ： 目前支持 Tcp/Udp 协议 ， 有统一的编 大写符号导出公共符号 ， 小写是私有的 。 程接口 ， 方便未来支持更多的协议 ， 通过内核 POLL 支持 函数或者块开始注释是文档 ， 方便 gdoc 生成文档 。 成千上万的并发连接 。 在网络读写暂时无效的时候 ， 网络 改进的 If、Case 复合语句 ， 允许在条件判定前 ， 执 模块会自动把该句柄注册到系统的 poll set， 并且让出执行 行初始语句 。Case 不支持自动 fall through， 支持多个判 权 ， 等待读写事件的发生 。 一旦读写事件得到通知 ， 网络 互 断条件和表达式 。 模块内部通过 Channel 通知刚才被阻塞的操作继续执行 。 联 网 轻量的类型系统 ， 强类型 ， 没有隐式的转换 ， 显式 从用户使用角度来看 ， 网络的读写都是顺序执行的 ， 极大 产 类型转化 。 地简化了编程 。 品 指针运算由 slice 代替 ， 提高安全性的同时也有很高 正是 Network+ 闭包 +Goroutine+Channel 让 Go 语言 设 计 的效率 。 这么突出 ， 突破了用户在编写大规模系统程序时的局限 。 内置基本数据类型数组和字典 。 10 年 type： 相当灵活的 struct， 支持匿名字段 ， 复用看起 库实现 来很优雅 。 完全用 Go 语言实现 ， 不依赖其他系统库 。 灵活但独特的 interface: 接口类型 ， 接口实现分 模块管理 。 一个 Package 可以分散在多个文件里 ， 离 。 若一个 struct 实现了 interface 声明的方法则视为实现 通过包名整合在一起 。 支持包层面的初始化操作 。 此 interface。 通用类型 interface{} 用来表示同样类型 ， 用 接口库如 XML、Asn1、JSON、IO 库 、 压缩 、 加密 于实现包容器和用于参数省略的场合 。 库等 ， 比较齐全 ， 极大地方便了用户 。 range：for语句支持通用的迭代，支持数组、字 支持 Unicode。 典 、 通讯管道 。 特别是通讯管道结合 Goroutine， 由生产 者负责在一端输入数据 ，range 充当消费者 ， 从另外一端 与其他语言的交互 消费数据 。 Cgo 支持 C 和 Go 语言编程混合 ， 使得 Go 语言的扩展 reflection： 用于实现多参数机制和实现比如 XML、 非常容易 ， 让 Cgo 来做参数和类型转换 ， 直接连接用户的 JSON 库 ， 很直观地把结构的字段名和值映射起来 ， 但是 C 函数 。 执行效率不高 。 defer 负责资源的自动释放 ， 有效地避免资源泄漏 。 目前存在的问题 语言的面世时间比较短 ， 实现和社区都不够成熟 ， 语言亮点 一些关键的语言特性如 select timeout 还没有实现 ， 编译 闭包 ： 函数是第一类对象 。 有了闭包 ， 我们很容易把 器也不大完善 。 数据和函数结合在一起 ， 形成一个独立的执行体 ， 无需关 语言库少 ， 主要体现在缺少高级网络 、GUI、 数据 心数据的泄漏 ， 是并发编程的基础 。 库访和媒体处理库 。 Channel：CSP 的核心思想是通过消息共享 ， 而不 基于 Go 的应用还比较少 ， 甚至在 Google 内部也还 是内存共享 。 而消息共享机制就是通过 Channel 来传递消 是个试验项目 ， 还没有大规模的应用 。 2010 08 65