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Go 开发关键技术指南 | 为什么你要选择 GO？

分类: golang编程 | 浏览: 203

Go 开发指南大图

Overview

该指南主要讨论了服务器领域常见的并发问题，也涉及到了工程化相关的问题，还整理了 C 背景程序员对于 Go 的 GC 以及性能的疑问，探讨了 Go 的错误处理和类型系统最佳实践，以及依赖管理的难处、接口设计的正交性，当然也包含我们在服务器开发中对于 Go 实践的总结，有时候也会对一些有趣的问题做深度的挖掘，列出了 Go 重要的事件和资料集合，以及 Go2 的进展和思考。

以下是各个章节以及简介：

  • About the Name ：为何 Go 有时候也叫 Golang?
  • Why Go ：为何要选择 Go 作为服务器开发的语言？是冲动？还是骚动？
  • Milestones ：Go 的重要里程碑和事件，当年吹的那些牛逼，都实现了哪些？
  • GC ：Go 的 GC 靠谱吗？Twitter 说相当的靠谱，有图有真相。
  • Could Not Recover ：君可知，有什么 panic 是无法 recover 的？包括超过系统线程限制，以及 map 的竞争写。当然一般都能 recover，比如 Slice 越界、nil 指针、除零、写关闭的 chan 等。
  • Declaration Syntax ：为何 Go 语言的声明语法是那样的？C 语言的声明语法又是怎样的？是拍的大腿，还是拍的脑袋？
  • Errors ：为什么 Go2 的草稿 3 个中有 2 个是关于错误处理的？好的错误处理应该怎么做？错误和异常机制的差别是什么？错误处理和日志如何配合？
  • Logger ：为什么标准库的 Logger 是完全不够用的？怎么做日志切割和轮转？怎么在混成一坨的服务器日志中找到某个连接的日志？甚至连接中的流的日志？怎么做到简洁又够用？
  • Type System ：什么是面向对象的 SOLID 原则？为何 Go 更符合 SOLID？为何接口组合比继承多态更具有正交性？Go 类型系统如何做到 looser、organic、decoupled、independent and therefore scalable？
  • Orthogonal ：一般软件中如果出现数学，要么真的牛逼，要么就是装逼。正交性这个数学概念在 Go 中频繁出现，是神仙还是妖怪？为何接口设计要考虑正交性？
  • modules ：如何避免依赖地狱(Dependency Hell)？小小的版本号为何会带来大灾难？Go 为什么推出了 GOPATH、Vendor 还要搞 module 和 vgo？新建了 16 个仓库做测试，碰到了 9 个坑，搞清楚了 gopath 和 vendor 如何迁移？以及 vgo with vendor 如何使用（毕竟生产环境不能每次都去外网下载）？
  • Concurrency ：服务器中的并发处理难在哪里？为什么说 Go 并发处理优势占领了 云计算 开发语言市场？什么是 C10K、C10M 问题？
  • Context ：如何管理 goroutine 的取消、超时和关联取消？为何 Go1.7 专门将 context 放到了标准库？context 如何使用以及问题在哪里？
  • Engineering ：Go 在工程化上的优势是什么？为什么说 Go 是一门面向工程的语言？覆盖率要到多少比较合适？什么叫代码可测性？为什么良好的库必须先写 Example？
  • Go2 Transition ：Go2 会像 Python3 不兼容 Python2 那样作吗？C 和 C++ 的语言演进可以有什么不同的收获？Go2 怎么思考语言升级的问题？
  • Documents ：Go 官网的重要文档分类，本屌丝读了四遍了，推荐阅读。
  • SRS ：Go 在流媒体服务器中的使用。

About the Name

The Go Programming Language 到底是该叫 GO 还是 GOLANG？ Google 搜 Why Go is called Golang 能搜到几篇经典帖子。

Rob Pike 在 Twitter 上特意说明是 Go，可以看这个 The language is called Go:

Neither. The lang uage is called Go, not Golang. is just the the web site address, not the name of the language.

在另外一个地方也说明了是 Go，可以看这个 The name of our language is go： 

 The name of our language is Go
Ruby is called Ruby, not Rubylang.
Python is called Python, not Pythonlang.
C is called C, not Clang. No. Wait. That was a bad example.
Go is called Go, not Golang.

Yes, yes, I know all about the searching and meta tags. Sure, whatever, 
but that doesn't change the fact that the name of the language is Go.

Thank you for your consideration.

这里举了各种例子说明为何不加 lang 的后缀，当然有个典型的语言是加的，就是 Erlang。于是就有回复说“Erlang Erlang, Let’s just call it Er.”

那么为什么大多时候 Go 和 Golang 都很常用呢？在 Why is the Go programming language usually called Golang 中说的比较清楚： 

 It’s because “go domain” has been registered by Walt Disney and so Go creators couldn’t use it. 
So, they have decided to use golang for the domain name. Then the rest came.

Also, it’s harder to search things on search engines just using the word Go. Although, Rob Pike is 
against this idea but I disagree. Most of the time, for the correct results you need to search for 
golang.

It’s just Go, not golang but it sticked to it.

讲个笑话先，用百度搜下为何 Go 叫做 Golang，一大片都是类似本文的鸡汤煲，告诉你为何 Go 才是天地间最合适你的语言，当然本文要成为鸡汤煲中的战斗煲，告诉你全家都应该选择 Go 语言。

为何 Go 语言名字是 Go，但是经常说成是 Golang 呢？有以下理由：

  1. go.org 被注册了，正在卖，也不贵才 1698 万。所以 Go 只能用 golang.org；
  2. 想要搜点啥信息时，如果搜 go 太宽泛了，特别是 go 还没有这么多用户时，搜 golang 能更精确的找到答案。

为什么在名字上要这么纠结呢？嗯嗯，不纠结，让我们开始干鸡汤吧。

Why Go?

考虑一个商用的快速发展的业务后端服务器，最重要的是什么？当然是稳定性了，如果崩溃可能会造成用户服务中断，崩溃的问题在 C/C++ 服务器中几乎是必然的：

  • 稳定是一种假象；

想象一个 C 服务器，一般不会重头码所有的代码，会从一个开源版本开始，或者从一些网络和线程库开始，然后不断改进和完善。由于业务前期并不复杂，上线也没有发现问题，这时候可以说 C 服务器是稳定的吗？当然不是，只是 Bug 没有触发而已，所有崩溃的 Bug 几乎都不是本次发布导致的。野指针和越界是 C 服务器中最难搞定的 狼人 ，这些狼人还喜欢玩潜伏。

  • 稳定是短暂的，不稳定是必然和长期的；

一般业务会突飞猛进，特别是越偏上层的业务，需要后端处理的逻辑就越多，至于 UTest 和测试一般只存在于传说中，随着业务的发展，潜伏的狼人越来越多，甚至开源的库和服务器中的狼人也开始出来作妖。夜路走多了，总会碰到鬼，碰到鬼了怎么办？当然是遇鬼杀鬼了，还能被它吓尿不成，所以就反思解决 Bug，费了老劲、又白了几根头发，终于迎来短暂安宁，然后继续写 Bug。

  • 最普遍的问题还是内存问题导致崩溃，一般就是野指针和越界；

空指针问题相对很容易查，除零之类的典型错误也容易处理。最完善的解决办法，就是实现 GC，让指针总是有效，无效后再释放，越界时能检测到，这样容易解决问题；其实 Go 早期的版本就和这个很类似了，要实现带 GC 的 C 的同学，可以参考下 Go 的实现。

  • 线上的 CPU 和内存的问题，一般不方便使用工具查看，而线上的问题有时候很难在本地重现。

如何能直接获取线上的 Profile 数据，需要程序本身支持。比如提供 HTTP API 能获取到 Profile 数据，关键是如何采集这些数据。

Go 的使命愿景和价值观：

Go is an open source programming language that makes it easy to build simple, reliable, and efficient software.

Go is a concurrent open source programming language developed at Google. Combines native compilation and static types with a lightweight dynamic feel. Fast, fun, and productive.>

Go is an attempt to make programmers more productive. The first goal is to make a better language to meet the challenges of scalable concurrency. The larger goal is to make a better environment to meet the challenges of scalable software development, software worked on and used by many people, with limited coordination between them, and maintained for years.

Go 语言的关键字：

  • 运行性能高: Statically typed. Native code generation (compiled). Efficiency. Fast development cycle.
  • 码农不苦逼: Memory safe. Garbage collected. Safety.
  • 云计算专享: Native concurrency support. Concurrency. Scalability.
  • 工程师思维: Composition via interfaces. Excellent standard library. Great tools.

参考 The Path to Go1: What is Go? 和 Another Go at Language Design。

参考 > Go: a simple programming environment。

Go 是面向软件工程的语言，Go 在工程上的思考可以读 Go at Google: Language Design in the Service of Software Engineering 和 Less is exponentially more。Go 最初是解决 Google 遇到的大规模系统和计算的问题，这些问题如今被称为云计算，参考 Go, Open Source, Community。

GITHUT上显示 Go 的项目和 PR 一直在上升，如下图所示。

2014 云计算行业中使用 Go 的有：Docker, Kubernetes, Packer, Serf, InfluxDB, Cloud Foundry’s gorouter and CLI, CoreOS’s etcd and fleet, Vitess | YouTube’s tooling for MySQL scaling, Canonical’s Juju (rewritten in Go), Mozilla’s Heka, A Go interface to OpenStack Swift, Heroku’s Force.com and hk CLIs, Apcera’s NATS and gnatsd。

2018 年全球使用 Go 的公司数目有：US(329), Japan(79), Brazil(52), India(49), Indonesia(45), China(32), UK(32), Germany (28), Israel(24), France(17), Netherlands(16), Canada (15), Thailand(14), Turkey(14), Spain(12), Poland(11), Australia(9), Russia(9), Iran(8), Sweden(7), Korea(South)(6), Switzerland(6), Ukraine(5)。

参考 Go as the emerging language of cloud infrastructure、The RedMonk Programming Language Rankings: June 2018，还有 GoUsers 以及 Success Stories。

参考 > “Go: 90% Perfect, 100% of the time” -bradfitz, 2014。参考 > Nine years of Go: Go Contributors，社区贡献的代码比例。

我们一起看看这些 Go 牛逼的特性，详细分析每个点，虽然不能涵盖所有的点，对于常用的 Go 的特性我们做一次探讨和分析。

Milestones

接下来看一下有关 Go 的重要事件：

  • 2019 年 9 月，Go1.13 发布。增强了 modules，新增了环境变量 GOPRIVATE 和 GOSUMDB，GOPROXY 支持多个，支持了 ErrorWraping；
  • 2019 年 2 月，Go1.12 发布，支持了 TLS1.3，改进了 modules，优化运行时和标准库；
  • 2018 年 8 月，Go1.11 发布，实验性支持 modules，实验性支持 WebAssembly；
  • 2018 年 2 月，Go1.10 发布，go tool 缓存编译，编译加速，很多细微的改进；
  • 2018 年 1 月，Hello, 中国! 及 中国站镜像上线，大陆可以访问官网资源；
  • 2017 年 8 月，Go1.9 发布，支持 Type Alias、sync.Map，使用场景参考 slides，time 保持单增避免时间测量问题；
  • 2017 年 2 月，Go1.8 发布，显著的性能提升，GC 延迟降低到了 10us 到 100us，支持 HTTP/2 Push，HTTP Server 支持 Shutdown，sort.Slice 使排序使用更简单；
  • 2016 年 8 月，Go1.7 发布，支持了 Context，Context 在 K8s 和 Docker 中都有应用，新的编译算法减少 20%-30% 的二进制尺寸；
  • 2016 年 2 月，Go1.6 发布，支持 HTTP/2，HTTPS 时会默认开启 HTTP/2，正式支持 vendor；
  • 2015 年 8 月，Go1.5 发布，完全用 Go 代替了 C 代码，完全重新设计和重新实现 GC，支持 internal 的 package，实验性支持 vendor，GOMAXPROCS 默认为 CPU 个数；
  • 2014 年 12 月，Go1.4 发布，支持 Android，从 Mecurial 迁移到了 Git，从 GoogleCode 迁移到了 Github: golang/go，大部分 runtime 的代码从 C 改成了 Go，for 支持三种迭代写法；
  • 2014 年 6 月，Go1.3 发布，支持了 Free BSD 、Plan9、Solaris 等系统；
  • 2013 年 12 月，Go1.2 发布，新增收集覆盖率工具 coverage，限制了最高线程数 ThreadLimit；
  • 2013 年 5 月，Go1.1 发布，主要是包含性能优化，新增 Data Race Detector 等；
  • 2012 年 3 月，Go1.0 发布，包含了基本的语言元素比如 rune、error、map，标准库包括 bufio、crypto、flag、http、net、os、regexp、runtime、unsafe、url、encoding 等；
  • 2009 年 11 月, Google 宣布要开发一门新语言，既要开源，又有 Python 的好处，还要有 C/C++ 的性能。GO 是 BSD 的 License，大部分 GO 的项目都是 BSD 或 MIT 或 Apache 等商业友好的协议。

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作者：杨成立（忘篱） 阿里巴巴高级技术专家

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