Go語言的核心特性有哪些

這篇文章將為大家詳細講解有關Go語言的核心特性有哪些，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

一、思想

Less can be more

大道至簡,小而蘊真

讓事情變得復雜很容易，讓事情變得簡單才難

深刻的工程文化

二、核心特性

Go語言之所以厲害，是因為它在服務端的開發中，總能抓住程序員的痛點，以最直接、簡單、高效、穩定的方式來解決問題。這里我們并不會深入討論GO語言的具體語法，只會將語言中關鍵的、對簡化編程具有重要意義的方面介紹給大家，體驗Go的核心特性。

2.1 并發編程

Go語言在并發編程方面比絕大多數語言要簡潔不少，這一點是其最大亮點之一，也是其在未來進入高并發高性能場景的重要籌碼。

不同于傳統的多進程或多線程，golang的并發執行單元是一種稱為goroutine的協程。

由于在共享數據場景中會用到鎖，再加上GC，其并發性能有時不如異步復用IO模型，因此相對于大多數語言來說，golang的并發編程簡單比并發性能更具賣點。

在當今這個多核時代，并發編程的意義不言而喻。當然，很多語言都支持多線程、多進程編程，但遺憾的是，實現和控制起來并不是那么令人感覺輕松和愉悅。Golang不同的是，語言級別支持協程(goroutine)并發（協程又稱微線程，比線程更輕量、開銷更小，性能更高），操作起來非常簡單，語言級別提供關鍵字（go）用于啟動協程，并且在同一臺機器上可以啟動成千上萬個協程。協程經常被理解為輕量級線程，一個線程可以包含多個協程，共享堆不共享棧。協程間一般由應用程序顯式實現調度，上下文切換無需下到內核層，高效不少。協程間一般不做同步通訊，而golang中實現協程間通訊有兩種：1）共享內存型，即使用全局變量+mutex鎖來實現數據共享；2）消息傳遞型，即使用一種獨有的channel機制進行異步通訊。

對比JAVA的多線程和GO的協程實現，明顯更直接、簡單。這就是GO的魅力所在，以簡單、高效的方式解決問題，關鍵字go，或許就是GO語言最重要的標志。

高并發是Golang語言最大的亮點

2.2 內存回收(GC)

從C到C++，從程序性能的角度來考慮，這兩種語言允許程序員自己管理內存，包括內存的申請和釋放等。因為沒有垃圾回收機制所以C/C++運行起來速度很快，但是隨著而來的是程序員對內存使用上的很謹小慎微的考慮。因為哪怕一點不小心就可能會導致“內存泄露”使得資源浪費或者“野指針”使得程序崩潰等，盡管C++11后來使用了智能指針的概念，但是程序員仍然需要很小心的使用。后來為了提高程序開發的速度以及程序的健壯性，java和C#等高級語言引入了GC機制，即程序員不需要再考慮內存的回收等，而是由語言特性提供垃圾回收器來回收內存。但是隨之而來的可能是程序運行效率的降低。

GC過程是：先stop the world，掃描所有對象判活，把可回收對象在一段bitmap區中標記下來，接著立即start the world，恢復服務，同時起一個專門gorountine回收內存到空閑list中以備復用，不物理釋放。物理釋放由專門線程定期來執行。

GC瓶頸在于每次都要掃描所有對象來判活，待收集的對象數目越多，速度越慢。一個經驗值是掃描10w個對象需要花費1ms，所以盡量使用對象少的方案，比如我們同時考慮鏈表、map、slice、數組來進行存儲，鏈表和map每個元素都是一個對象，而slice或數組是一個對象，因此slice或數組有利于GC。

GC性能可能隨著版本不斷更新會不斷優化，這塊沒仔細調研，團隊中有HotSpot開發者，應該會借鑒jvm gc的設計思想，比如分代回收、safepoint等。

• 內存自動回收，再也不需要開發人員管理內存

• 開發人員專注業務實現，降低了心智負擔

• 只需要new分配內存，不需要釋放

2.3 內存分配

初始化階段直接分配一塊大內存區域，大內存被切分成各個大小等級的塊，放入不同的空閑list中，對象分配空間時從空閑list中取出大小合適的內存塊。內存回收時，會把不用的內存重放回空閑list。空閑內存會按照一定策略合并，以減少碎片。

2.4 編譯

編譯涉及到兩個問題：編譯速度和依賴管理

目前Golang具有兩種編譯器，一種是建立在GCC基礎上的Gccgo，另外一種是分別針對64位x64和32位x86計算機的一套編譯器(6g和8g)。

依賴管理方面，由于golang絕大多數第三方開源庫都在github上，在代碼的import中加上對應的github路徑就可以使用了，庫會默認下載到工程的pkg目錄下。

另外，編譯時會默認檢查代碼中所有實體的使用情況，凡是沒使用到的package或變量，都會編譯不通過。這是golang挺嚴謹的一面。

2.5 網絡編程

由于golang誕生在互聯網時代，因此它天生具備了去中心化、分布式等特性，具體表現之一就是提供了豐富便捷的網絡編程接口，比如socket用net.Dial(基于tcp/udp，封裝了傳統的connect、listen、accept等接口)、http用http.Get/Post()、rpc用client.Call('class_name.method_name', args, &reply)，等等。

高性能HTTP Server

2.6 函數多返回值

在C，C++中，包括其他的一些高級語言是不支持多個函數返回值的。但是這項功能又確實是需要的，所以在C語言中一般通過將返回值定義成一個結構體，或者通過函數的參數引用的形式進行返回。而在Go語言中，作為一種新型的語言，目標定位為強大的語言當然不能放棄對這一需求的滿足，所以支持函數多返回值是必須的。

函數定義時可以在入參后面再加(a,b,c)，表示將有3個返回值a、b、c。這個特性在很多語言都有，比如python。

這個語法糖特性是有現實意義的，比如我們經常會要求接口返回一個三元組（errno,errmsg,data），在大多數只允許一個返回值的語言中，我們只能將三元組放入一個map或數組中返回，接收方還要寫代碼來檢查返回值中包含了三元組，如果允許多返回值，則直接在函數定義層面上就做了強制，使代碼更簡潔安全。

2.7 語言交互性

語言交互性指的是本語言是否能和其他語言交互，比如可以調用其他語言編譯的庫。

在Go語言中直接重用了大部份的C模塊，這里稱為Cgo.Cgo允許開發者混合編寫C語言代碼，然后Cgo工具可以將這些混合的C代碼提取并生成對于C功能的調用包裝代碼。開發者基本上可以完全忽略這個Go語言和C語言的邊界是如何跨越的。

golang可以和C程序交互，但不能和C++交互。可以有兩種替代方案：1）先將c++編譯成動態庫，再由go調用一段c代碼，c代碼通過dlfcn庫動態調用動態庫（記得export LD_LIBRARY_PATH）；2）使用swig(沒玩過)

2.8 異常處理

golang不支持try...catch這樣的結構化的異常解決方式，因為覺得會增加代碼量，且會被濫用，不管多小的異常都拋出。golang提倡的異常處理方式是：

• 普通異常：被調用方返回error對象，調用方判斷error對象。

• 嚴重異常：指的是中斷性panic（比如除0），使用defer...recover...panic機制來捕獲處理。嚴重異常一般由golang內部自動拋出，不需要用戶主動拋出，避免傳統try...catch寫得到處都是的情況。當然，用戶也可以使用panic('xxxx')主動拋出，只是這樣就使這一套機制退化成結構化異常機制了。

2.9 其他一些有趣的特性

• 類型推導：類型定義：支持var abc = 10這樣的語法，讓golang看上去有點像動態類型語言，但golang實際上時強類型的，前面的定義會被自動推導出是int類型。

  作為強類型語言，隱式的類型轉換是不被允許的，記住一條原則：讓所有的東西都是顯式的。

  簡單來說，Go是一門寫起來像動態語言，有著動態語言開發效率的靜態語言。

• 一個類型只要實現了某個interface的所有方法，即可實現該interface，無需顯式去繼承。

  Go編程規范推薦每個Interface只提供一到兩個的方法。這樣使得每個接口的目的非常清晰。另外Go的隱式推導也使得我們組織程序架構的時候更加靈活。在寫JAVA／C++程序的時候，我們一開始就需要把父類／子類／接口設計好，因為一旦后面有變更，修改起來會非常痛苦。而Go不一樣，當你在實現的過程中發現某些方法可以抽象成接口的時候，你直接定義好這個接口就OK了，其他代碼不需要做任何修改，編譯器的自動推導會幫你做好一切。

• 不能循環引用：即如果a.go中import了b，則b.go要是import a會報import cycle not allowed。好處是可以避免一些潛在的編程危險，比如a中的func1()調用了b中的func2()，如果func2()也能調用func1()，將會導致無限循環調用下去。

• defer機制：在Go語言中，提供關鍵字defer，可以通過該關鍵字指定需要延遲執行的邏輯體，即在函數體return前或出現panic時執行。這種機制非常適合善后邏輯處理，比如可以盡早避免可能出現的資源泄漏問題。

  可以說，defer是繼goroutine和channel之后的另一個非常重要、實用的語言特性，對defer的引入，在很大程度上可以簡化編程，并且在語言描述上顯得更為自然，極大的增強了代碼的可讀性。

• “包”的概念：和python一樣，把相同功能的代碼放到一個目錄，稱之為包。包可以被其他包引用。main包是用來生成可執行文件，每個程序只有一個main包。包的主要用途是提高代碼的可復用性。通過package可以引入其他包。

• 編程規范：GO語言的編程規范強制集成在語言中，比如明確規定花括號擺放位置，強制要求一行一句，不允許導入沒有使用的包，不允許定義沒有使用的變量，提供gofmt工具強制格式化代碼等等。奇怪的是，這些也引起了很多程序員的不滿，有人發表GO語言的XX條罪狀，里面就不乏對編程規范的指責。要知道，從工程管理的角度，任何一個開發團隊都會對特定語言制定特定的編程規范，特別像Google這樣的公司，更是如此。GO的設計者們認為，與其將規范寫在文檔里，還不如強制集成在語言里，這樣更直接，更有利用團隊協作和工程管理。

• 交叉編譯：比如說你可以在運行 Linux 系統的計算機上開發運行 Windows 下運行的應用程序。這是第一門完全支持 UTF-8 的編程語言，這不僅體現在它可以處理使用 UTF-8 編碼的字符串，就連它的源碼文件格式都是使用的 UTF-8 編碼。Go 語言做到了真正的國際化！

三、功能

此處我們說個小段子：

很久以前，有一個IT公司，這公司有個傳統，允許員工擁有20%自由時間來開發實驗性項目。在2007的某一天，公司的幾個大牛，正在用c++開發一些比較繁瑣但是核心的工作，主要包括龐大的分布式集群，大牛覺得很鬧心，后來c++委員會來他們公司演講，說c++將要添加大概35種新特性。這幾個大牛的其中一個人，名為：Rob Pike，聽后心中一萬個xxx飄過，“c++特性還不夠多嗎？簡化c++應該更有成就感吧”。于是乎，Rob Pike和其他幾個大牛討論了一下，怎么解決這個問題，過了一會，Rob Pike說要不我們自己搞個語言吧，名字叫“go”，非常簡短，容易拼寫。其他幾位大牛就說好啊，然后他們找了塊白板，在上面寫下希望能有哪些功能。接下來的時間里，大牛們開心的討論設計這門語言的特性，經過漫長的歲月，他們決定，以c語言為原型，以及借鑒其他語言的一些特性，來解放程序員，解放自己，然后在2009年，go語言誕生。

以下就是這些大牛所羅列出的Go要有的功能：

• 規范的語法（不需要符號表來解析）

• 垃圾回收（獨有）

• 無頭文件

• 明確的依賴

• 無循環依賴

• 常量只能是數字

• int和int32是兩種類型

• 字母大小寫設置可見性（letter case sets visibility）

• 任何類型（type）都有方法（不是類型）

• 沒有子類型繼承（不是子類）

• 包級別初始化以及明確的初始化順序

• 文件被編譯到一個包里

• 包package-level globals presented in any order

• 沒有數值類型轉換（常量起輔助作用）

• 接口隱式實現（沒有“implement”聲明）

• 嵌入（不會提升到超類）

• 方法按照函數聲明（沒有特別的位置要求）

• 方法即函數

• 接口只有方法（沒有數據）

• 方法通過名字匹配（而非類型）

• 沒有構造函數和析構函數

• postincrement（如++i）是狀態，不是表達式

• 沒有preincrement(i++)和predecrement

• 賦值不是表達式

• 明確賦值和函數調用中的計算順序（沒有“sequence point”）

• 沒有指針運算

• 內存一直以零值初始化

• 局部變量取值合法

• 方法中沒有“this”

• 分段的堆棧

• 沒有靜態和其它類型的注釋

• 沒有模板

• 內建string、slice和map

• 數組邊界檢查

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