為什么我們需要一門新語言
　　編程語言已經(jīng)非常多，偏性能敏感的編譯型語言有 C、C++、Java、C#、Delphi和Objective-C等，偏快速業(yè)務(wù)開發(fā)的動態(tài)解析型語言有 PHP、Python、Perl、Ruby、JavaScript和Lua等，面向特定領(lǐng)域的語言有 Erlang、R和MATLAB等，那么我們?yōu)槭裁葱枰?Go這樣一門新語言呢？
　　在2000年前的單機(jī)時代， C語言是編程之王。隨著機(jī)器性能的提升、軟件規(guī)模與復(fù)雜度的提高，Java逐步取代了C的位置。盡管看起來 Java已經(jīng)深獲人心，但 Java編程的體驗并未盡如人意。歷年來的編程語言排行榜（如圖 0-1所示）顯示， Java語言的市場份額在逐步下跌，并趨近于 C語言的水平，顯示了這門語言后勁不足。
　　圖0-1編程語言排行榜①
　　Go語言官方自稱，之所以開發(fā) Go語言，是因為“近 10年來開發(fā)程序之難讓我們有點沮喪”。這一定位暗示了 Go語言希望取代 C和Java的地位，成為最流行的通用開發(fā)語言。 Go希望成為互聯(lián)網(wǎng)時代的 C語言。多數(shù)系統(tǒng)級語言（包括 Java和C#）的根本編程哲學(xué)來源于
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　�、�  據(jù)來源： http：//www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html。
　　C++，將C++的面向?qū)ο筮M(jìn)一步發(fā)揚(yáng)光大。但是Go語言的設(shè)計者卻有不同的看法，他們認(rèn)為C++ 真的沒啥好學(xué)的，值得學(xué)習(xí)的是 C語言。C語言經(jīng)久不衰的根源是它足夠簡單。因此， Go語言也要足夠簡單！
　　那么，互聯(lián)網(wǎng)時代的 C語言需要考慮哪些關(guān)鍵問題呢？首先，并行與分布式支持。多核化和集群化是互聯(lián)網(wǎng)時代的典型特征。作為一個互聯(lián)網(wǎng)時代的C語言，必須要讓這門語言操作多核計算機(jī)與計算機(jī)集群如同操作單機(jī)一樣容易。其次，軟件工程支持。工程規(guī)模不斷擴(kuò)大是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。單機(jī)時代語言可以只關(guān)心問題本身的解決，而互聯(lián)網(wǎng)時代的 C語言還需要考慮軟件品質(zhì)保障和團(tuán)隊協(xié)作相關(guān)的話題。最后，編程哲學(xué)的重塑。計算機(jī)軟件經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，形成了面向?qū)ο蟮榷喾N學(xué)術(shù)流派。什么才是最佳的編程實踐？作為互聯(lián)網(wǎng)時代的 C語言，需要回答這個問題。接下來我們來聊聊 Go語言在這些話題上是如何應(yīng)對的。
　　并發(fā)與分布式
　　多核化和集群化是互聯(lián)網(wǎng)時代的典型特征，那語言需要哪些特性來應(yīng)對這些特征呢？第一個話題是并發(fā)執(zhí)行的“執(zhí)行體”。執(zhí)行體是個抽象的概念，在操作系統(tǒng)層面有多個概念與之對應(yīng)，比如操作系統(tǒng)自己掌管的進(jìn)程（ process）、進(jìn)程內(nèi)的線程（ thread）以及進(jìn)程內(nèi)的協(xié)程
　�。╟oroutine，也叫輕量級線程）。多數(shù)語言在語法層面并不直接支持協(xié)程，而通過庫的方式支持的協(xié)程的功能也并不完整，比如僅僅提供協(xié)程的創(chuàng)建、銷毀與切換等能力。如果在這樣的協(xié)程中調(diào)用一個同步 IO操作，比如網(wǎng)絡(luò)通信、本地文件讀寫，都會阻塞其他的并發(fā)執(zhí)行協(xié)程，從而無法真正達(dá)到協(xié)程本身期望達(dá)到的目標(biāo)。
　　Go語言在語言級別支持協(xié)程，叫 goroutine。Go語言標(biāo)準(zhǔn)庫提供的所有系統(tǒng)調(diào)用（ syscall）操作，當(dāng)然也包括所有同步 IO操作，都會出讓 CPU給其他goroutine，這讓事情變得非常簡單。我們對比一下Java和Go，近距離觀摩下兩者對“執(zhí)行體”的支持。
　　為了簡化，我們在樣例中使用的是 Java標(biāo)準(zhǔn)庫中的線程，而不是協(xié)程，具體代碼如下：
　　public class MyThread implements Runnable {
　　String arg；
　　public MyThread(String a) { arg = a； }
　　public void run() { // ... }
　　public static void main(String[] args) { new Thread(new MyThread(“”test“”)).start()； // ...
　　}
　　}
　　相同功能的代碼，在 Go語言中是這樣的：
　　func run(arg string) {
　　// ...
　　}
　　func main() {
　　go run(“”test“”)
　　...
　　}
　　對比非常鮮明。我相信你已經(jīng)明白為什么 Go語言會叫 Go語言了：Go語言獻(xiàn)給這個時代最好的禮物，就是加了 go這個關(guān)鍵字。當(dāng)然也有人會說，叫 Go語言是因為它是 Google出的。好吧，這也是個不錯的閑聊主題。
　　第二個話題是“執(zhí)行體間的通信”。執(zhí)行體間的通信包含幾個方式：
　　·執(zhí)行體之間的互斥與同步
　　·執(zhí)行體之間的消息傳遞
　　先說·執(zhí)行體之間的互斥與同步·。當(dāng)執(zhí)行體之間存在共享資源（一般是共享內(nèi)存）時，為保證內(nèi)存訪問邏輯的確定性，需要對訪問該共享資源的相關(guān)執(zhí)行體進(jìn)行互斥。當(dāng)多個執(zhí)行體之間的邏輯存在時序上的依賴時，也往往需要在執(zhí)行體之間進(jìn)行同步。互斥與同步是執(zhí)行體間最基礎(chǔ)的交互方式。
　　多數(shù)語言在庫層面提供了線程間的互斥與同步支持，那么協(xié)程之間的互斥與同步呢？呃，不好意思，沒有。事實上多數(shù)語言標(biāo)準(zhǔn)庫中連協(xié)程都是看不到的。
　　再說·執(zhí)行體之間的消息傳遞·。在并發(fā)編程模型的選擇上，有兩個流派，一個是共享內(nèi)存模型，一個是消息傳遞模型。多數(shù)傳統(tǒng)語言選擇了前者，少數(shù)語言選擇后者，其中選擇·消息傳遞模型·的最典型代表是 Erlang語言。業(yè)界有專門的術(shù)語叫“ Erlang風(fēng)格的并發(fā)模型”，其主體思想是兩點：一是“輕量級的進(jìn)程（ Erlang中‘進(jìn)程’這個術(shù)語就是我們上面說的‘執(zhí)行體’）”，二是“消息乃進(jìn)程間通信的唯一方式”。當(dāng)執(zhí)行體之間需要相互傳遞消息時，通常需要基于一個消息隊列（message queue）或者進(jìn)程郵箱（ process mail box）這樣的設(shè)施進(jìn)行通信。
　　Go語言推薦采用“ Erlang風(fēng)格的并發(fā)模型”的編程范式，盡管傳統(tǒng)的“共享內(nèi)存模型”仍然被保留，允許適度地使用。在 Go語言中內(nèi)置了消息隊列的支持，只不過它叫通道（ channel）。兩個goroutine之間可以通過通道來進(jìn)行交互。
　　軟件工程
　　單機(jī)時代的語言可以只關(guān)心問題本身的解決，但是隨著工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，軟件復(fù)雜度的不斷增加，軟件工程也成為語言設(shè)計層面要考慮的重要課題。多數(shù)軟件需要一個團(tuán)隊共同去完成，在團(tuán)隊協(xié)作的過程中，人們需要建立統(tǒng)一的交互語言來降低溝通的成本。規(guī)范化體現(xiàn)在多個層面，如：
　　·代碼風(fēng)格規(guī)范
　　·錯誤處理規(guī)范
　　·包管理
　　·契約規(guī)范（接口）
　　·單元測試規(guī)范
　　·功能開發(fā)的流程規(guī)范
　　Go語言很可能是第一個將代碼風(fēng)格強(qiáng)制統(tǒng)一的語言，例如 Go語言要求 public的變量必須以大寫字母開頭，private變量則以小寫字母開頭，這種做法不僅免除了public、private關(guān)鍵字，更重要的是統(tǒng)一了命名風(fēng)格。
　　另外，Go語言對 { }應(yīng)該怎么寫進(jìn)行了強(qiáng)制，比如以下風(fēng)格是正確的：
　　if expression { ... }
　　但下面這個寫法就是錯誤的：
　　if expression { ... }
　　而C和Java語言中則對花括號的位置沒有任何要求。哪種更有利，這個見仁見智。但很顯然的是，所有的 Go代碼的花括號位置肯定是非常統(tǒng)一的。最有意思的其實還是 Go語言首創(chuàng)的錯誤處理規(guī)范：
　　f， err ：= os.Open(filename)
　　if err ！= nil { log.Println(“”Open file failed：““， err) return
　　} defer f.Close() ... // 操作已經(jīng)打開的 f文件
　　這里有兩個關(guān)鍵點。其一是 defer關(guān)鍵字。 defer語句的含義是不管程序是否出現(xiàn)異常，均在函數(shù)退出時自動執(zhí)行相關(guān)代碼。在上面的例子中，正是因為有了 defer，才使得無論后續(xù)是否會出現(xiàn)異常，都可以確保文件被正確關(guān)閉。其二是 Go語言的函數(shù)允許返回多個值。大多數(shù)函數(shù)的最后一個返回值會為 error類型，以在錯誤情況下返回詳細(xì)信息。 error類型只是一個系統(tǒng)內(nèi)置的interface，如下：
　　type error interface { Error() string }
　　有了error類型，程序出現(xiàn)錯誤的邏輯看起來就相當(dāng)統(tǒng)一。在Java中，你可能這樣寫代碼來保證資源正確釋放：
　　Connection conn = ...；
　　try { Statement stmt = ...； try {
　　ResultSet rset = ...； try {
　　... // 正常代碼 } finally {
　　rset.close()；
　　} } finally {
　　stmt.close()；
　　} } finally {
　　conn.close()； }
　　完成同樣的功能，相應(yīng)的 Go代碼只需要寫成這樣：
　　conn ：= ... defer conn.Close()
　　stmt ：= ... defer stmt.Close()
　　rset ：= ... defer rset.Close() ... // 正常代碼
　　對比兩段代碼， Go語言處理錯誤的優(yōu)勢顯而易見。當(dāng)然，其實 Go語言帶給我們的驚喜還有很多，后續(xù)有機(jī)會我們可以就某個更具體的話題詳細(xì)展開來談一談。
　　編程哲學(xué)
　　計算機(jī)軟件經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，形成了多種學(xué)術(shù)流派，有面向過程編程、面向?qū)ο缶幊獭⒑瘮?shù)式編程、面向消息編程等，這些思想究竟孰優(yōu)孰劣，眾說紛紜。
　　C語言是純過程式的，這和它產(chǎn)生的歷史背景有關(guān)。 Java語言則是激進(jìn)的面向?qū)ο笾髁x推崇者，典型表現(xiàn)是它不能容忍體系里存在孤立的函數(shù)。而 Go語言沒有去否認(rèn)任何一方，而是用批判吸收的眼光，將所有編程思想做了一次梳理，融合眾家之長，但時刻警惕特性復(fù)雜化，極力維持語言特性的簡潔，力求小而精。
　　從編程范式的角度來說， Go語言是變革派，而不是改良派。對于C++、Java和C#等語言為代表的面向?qū)ο螅?OO）思想體系，Go語言總體來說持保守態(tài)度，有限吸收。首先，Go語言反對函數(shù)和操作符重載（ overload），而C++、Java和C#都允許出現(xiàn)同名函數(shù)或操作符，只要它們的參數(shù)列表不同。雖然重載解決了一小部分面向?qū)ο缶幊蹋?OOP）的問題，但
　　同樣給這些語言帶來了極大的負(fù)擔(dān)。而 Go語言有著完全不同的設(shè)計哲學(xué)，既然函數(shù)重載帶來了負(fù)擔(dān)，并且這個特性并不對解決任何問題有顯著的價值，那么 Go就不提供它。其次，Go語言支持類、類成員方法、類的組合，但反對繼承，反對虛函數(shù)（ virtual function）和虛函數(shù)重載。確切地說， Go也提供了繼承，只不過是采用了組合的文法來提供：
　　type Foo struct { Base ...
　　}
　　func (foo *Foo) Bar() { ... }
　　再次，Go語言也放棄了構(gòu)造函數(shù)（ constructor）和析構(gòu)函數(shù)（destructor）。由于Go語言中沒有虛函數(shù)，也就沒有 vptr，支持構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)就沒有太大的價值。本著“如果一個特性并不對解決任何問題有顯著的價值，那么 Go就不提供它”的原則，構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)就這樣被Go語言的作者們干掉了。
　　在放棄了大量的 OOP特性后，Go語言送上了一份非常棒的禮物：接口（ interface）。你可能會說，除了 C這么原始的語言外，還有什么語言沒有接口呢？是的，多數(shù)語言都提供接口，但它們的接口都不同于 Go語言的接口。
　　Go語言中的接口與其他語言最大的一點區(qū)別是它的非侵入性。在 C++、Java和C#中，為了實現(xiàn)一個接口，你需要從該接口繼承，具體代碼如下：
　　class Foo implements IFoo { // Java文法 ... }
　　class Foo ： public IFoo { // C++文法 ... }
　　IFoo* foo = new Foo；
　　在Go語言中，實現(xiàn)類的時候無需從接口派生，具體代碼如下：
　　type Foo struct { // Go 文法 ... }
　　var foo IFoo = new(Foo)
　　只要Foo實現(xiàn)了接口IFoo要求的所有方法，就實現(xiàn)了該接口，可以進(jìn)行賦值。 Go語言的非侵入式接口，看似只是做了很小的文法調(diào)整，實則影響深遠(yuǎn)。其一，Go語言的標(biāo)準(zhǔn)庫再也不需要繪制類庫的繼承樹圖。你只需要知道這個類實現(xiàn)了哪些
　　方法，每個方法是啥含義就足夠了。其二，不用再糾結(jié)接口需要拆得多細(xì)才合理，比如我們實現(xiàn)了 File類，它有下面這些方法：
　　前言：為什么我們需要一門新語言
　　Read(buf []byte) (n int， err error) Write(buf []byte) (n int， err error) Seek(off int64， whence int) (pos int64， err error) Close() error
　　那么，到底是應(yīng)該定義一個 IFile接口，還是應(yīng)該定義一系列的 IReader、IWriter、 ISeeker和ICloser接口，然后讓File從它們派生好呢？事實上，脫離了實際的用戶場景，討論這兩個設(shè)計哪個更好并無意義。問題在于，實現(xiàn) File類的時候，我怎么知道外部會如何用它呢？
　　其三，不用為了實現(xiàn)一個接口而專門導(dǎo)入一個包，而目的僅僅是引用其中的某個接口的定義。在Go語言中，只要兩個接口擁有相同的方法列表，那么它們就是等同的，可以相互賦值，如對于以下兩個接口，第一個接口：
　　package one
　　type ReadWriter interface {
　　Read(buf [] byte) (n int， err error)
　　Write(buf [] byte) (n int， err error)
　　}
　　第二個接口：
　　package two
　　type IStream interface {
　　Write(buf [] byte) (n int， err error)
　　Read(buf [] byte) (n int， err error)
　　}
　　這里我們定義了兩個接口，一個叫 one.ReadWriter，一個叫 two.IStream，兩者都定義了Read()和Write()方法，只是定義的次序相反。 one.ReadWriter先定義了 Read()再定義 Write()，而two.IStream反之。
　　在Go語言中，這兩個接口實際上并無區(qū)別，因為：
　　·任何實現(xiàn)了 one.ReadWriter接口的類，均實現(xiàn)了 two.IStream；
　　·任何one.ReadWriter接口對象可賦值給 two.IStream，反之亦然；
　　·在任何地方使用 one.ReadWriter接口，與使用 two.IStream并無差異。所以在Go語言中，為了引用另一個包中的接口而導(dǎo)入這個包的做法是不被推薦的。因為多引用一個外部的包，就意味著更多的耦合。
　　除了OOP外，近年出現(xiàn)了一些小眾的編程哲學(xué)， Go語言對這些思想亦有所吸收。例如， Go語言接受了函數(shù)式編程的一些想法，支持匿名函數(shù)與閉包。再如， Go語言接受了以 Erlang語言為代表的面向消息編程思想，支持 goroutine和通道，并推薦使用消息而不是共享內(nèi)存來進(jìn)行并發(fā)編程。總體來說， Go語言是一個非常現(xiàn)代化的語言，精小但非常強(qiáng)大。
　　小結(jié)
　　在十余年的技術(shù)生涯中，我接觸過、使用過、喜愛過不同的編程語言，但總體而言， Go語言的出現(xiàn)是最讓我興奮的事情。我個人對未來 10年編程語言排行榜的趨勢判斷如下：
　　□·Java語言的份額繼續(xù)下滑，并最終被 C和Go語言超越；
　　□·C語言將長居編程榜第二的位置，并有望在 Go取代Java前重獲語言榜第一的寶座；
　　□·Go語言最終會取代 Java，居于編程榜之首。
　　由七牛云存儲團(tuán)隊編著的這本書將盡可能展現(xiàn)出 Go語言的迷人魅力。希望本書能夠讓更多人理解這門語言，熱愛這門語言，讓這門優(yōu)秀的語言能夠落到實處，把程序員從以往繁雜的語言細(xì)節(jié)中解放出來，集中精力開發(fā)更加優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件。
　　許式偉 2012年3月7日