為什么我們需要一門(mén)新語(yǔ)言
　　編程語(yǔ)言已經(jīng)非常多，偏性能敏感的編譯型語(yǔ)言有 C、C++、Java、C#、Delphi和Objective-C等，偏快速業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)解析型語(yǔ)言有 PHP、Python、Perl、Ruby、JavaScript和Lua等，面向特定領(lǐng)域的語(yǔ)言有 Erlang、R和MATLAB等，那么我們?yōu)槭裁葱枰?Go這樣一門(mén)新語(yǔ)言呢？
　　在2000年前的單機(jī)時(shí)代， C語(yǔ)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(lái) Java已經(jīng)深獲人心，但 Java編程的體驗(yàn)并未盡如人意。歷年來(lái)的編程語(yǔ)言排行榜（如圖 0-1所示）顯示， Java語(yǔ)言的市場(chǎng)份額在逐步下跌，并趨近于 C語(yǔ)言的水平，顯示了這門(mén)語(yǔ)言后勁不足。
　　圖0-1編程語(yǔ)言排行榜①
　　Go語(yǔ)言官方自稱(chēng)，之所以開(kāi)發(fā) Go語(yǔ)言，是因?yàn)?ldquo;近 10年來(lái)開(kāi)發(fā)程序之難讓我們有點(diǎn)沮喪”。這一定位暗示了 Go語(yǔ)言希望取代 C和Java的地位，成為最流行的通用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。 Go希望成為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的 C語(yǔ)言。多數(shù)系統(tǒng)級(jí)語(yǔ)言（包括 Java和C#）的根本編程哲學(xué)來(lái)源于
　　——————————
　�、�  據(jù)來(lái)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(yǔ)言的設(shè)計(jì)者卻有不同的看法，他們認(rèn)為C++ 真的沒(méi)啥好學(xué)的，值得學(xué)習(xí)的是 C語(yǔ)言。C語(yǔ)言經(jīng)久不衰的根源是它足夠簡(jiǎn)單。因此， Go語(yǔ)言也要足夠簡(jiǎn)單！
　　那么，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的 C語(yǔ)言需要考慮哪些關(guān)鍵問(wèn)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(shí)代的典型特征。作為一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的C語(yǔ)言，必須要讓這門(mén)語(yǔ)言操作多核計(jì)算機(jī)與計(jì)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(shì)。單機(jī)時(shí)代語(yǔ)言可以只關(guān)心問(wèn)題本身的解決，而互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的 C語(yǔ)言還需要考慮軟件品質(zhì)保障和團(tuán)隊(duì)協(xié)作相關(guān)的話(huà)題。最后，編程哲學(xué)的重塑。計(jì)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(shí)踐？作為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的 C語(yǔ)言，需要回答這個(gè)問(wèn)題。接下來(lái)我們來(lái)聊聊 Go語(yǔ)言在這些話(huà)題上是如何應(yīng)對(duì)的。
　　并發(fā)與分布式
　　多核化和集群化是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的典型特征，那語(yǔ)言需要哪些特性來(lái)應(yīng)對(duì)這些特征呢？第一個(gè)話(huà)題是并發(fā)執(zhí)行的“執(zhí)行體”。執(zhí)行體是個(gè)抽象的概念，在操作系統(tǒng)層面有多個(gè)概念與之對(duì)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(xiàn)程（ thread）以及進(jìn)程內(nèi)的協(xié)程
　�。╟oroutine，也叫輕量級(jí)線(xiàn)程）。多數(shù)語(yǔ)言在語(yǔ)法層面并不直接支持協(xié)程，而通過(guò)庫(kù)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(xiāo)毀與切換等能力。如果在這樣的協(xié)程中調(diào)用一個(gè)同步 IO操作，比如網(wǎng)絡(luò)通信、本地文件讀寫(xiě)，都會(huì)阻塞其他的并發(fā)執(zhí)行協(xié)程，從而無(wú)法真正達(dá)到協(xié)程本身期望達(dá)到的目標(biāo)。
　　Go語(yǔ)言在語(yǔ)言級(jí)別支持協(xié)程，叫 goroutine。Go語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)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(huì)出讓 CPU給其他goroutine，這讓事情變得非常簡(jiǎn)單。我們對(duì)比一下Java和Go，近距離觀摩下兩者對(duì)“執(zhí)行體”的支持。
　　為了簡(jiǎn)化，我們?cè)跇永�中使用的�?Java標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的線(xiàn)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(yǔ)言中是這樣的：
　　func run(arg string) {
　　// ...
　　}
　　func main() {
　　go run(“”test“”)
　　...
　　}
　　對(duì)比非常鮮明。我相信你已經(jīng)明白為什么 Go語(yǔ)言會(huì)叫 Go語(yǔ)言了：Go語(yǔ)言獻(xiàn)給這個(gè)時(shí)代最好的禮物，就是加了 go這個(gè)關(guān)鍵字。當(dāng)然也有人會(huì)說(shuō)，叫 Go語(yǔ)言是因?yàn)樗��?Google出的。好吧，這也是個(gè)不錯(cuò)的閑聊主題。
　　第二個(gè)話(huà)題是“執(zhí)行體間的通信”。執(zhí)行體間的通信包含幾個(gè)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(shuō)·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(shí)，為保證內(nèi)存訪問(wèn)邏輯的確定性，需要對(duì)訪問(wèn)該共享資源的相關(guān)執(zhí)行體進(jìn)行互斥。當(dāng)多個(gè)執(zhí)行體之間的邏輯存在時(shí)序上的依賴(lài)時(shí)，也往往需要在執(zhí)行體之間進(jìn)行同步�；コ馀c同步是執(zhí)行體間最基礎(chǔ)的交互方式。
　　多數(shù)語(yǔ)言在庫(kù)層面提供了線(xiàn)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(méi)有。事實(shí)上多數(shù)語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中連協(xié)程都是看不到的。
　　再說(shuō)·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(gè)流派，一個(gè)是共享內(nèi)存模型，一個(gè)是消息傳遞模型。多數(shù)傳統(tǒng)語(yǔ)言選擇了前者，少數(shù)語(yǔ)言選擇后者，其中選擇·消息傳遞模型·的最典型代表是 Erlang語(yǔ)言。業(yè)界有專(zhuān)門(mén)的術(shù)語(yǔ)叫“ Erlang風(fēng)格的并發(fā)模型”，其主體思想是兩點(diǎn)：一是“輕量級(jí)的進(jìn)程（ Erlang中‘進(jìn)程’這個(gè)術(shù)語(yǔ)就是我們上面說(shuō)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(shí)，通常需要基于一個(gè)消息隊(duì)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(yǔ)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(yǔ)言中內(nèi)置了消息隊(duì)列的支持，只不過(guò)它叫通道（ channel）。兩個(gè)goroutine之間可以通過(guò)通道來(lái)進(jìn)行交互。
　　軟件工程
　　單機(jī)時(shí)代的語(yǔ)言可以只關(guān)心問(wèn)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(yǔ)言設(shè)計(jì)層面要考慮的重要課題。多數(shù)軟件需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)共同去完成，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作的過(guò)程中，人們需要建立統(tǒng)一的交互語(yǔ)言來(lái)降低溝通的成本。規(guī)范化體現(xiàn)在多個(gè)層面，如：
　　·代碼風(fēng)格規(guī)范
　　·錯(cuò)誤處理規(guī)范
　　·包管理
　　·契約規(guī)范（接口）
　　·單元測(cè)試規(guī)范
　　·功能開(kāi)發(fā)的流程規(guī)范
　　Go語(yǔ)言很可能是第一個(gè)將代碼風(fēng)格強(qiáng)制統(tǒng)一的語(yǔ)言，例如 Go語(yǔ)言要求 public的變量必須以大寫(xiě)字母開(kāi)頭，private變量則以小寫(xiě)字母開(kāi)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(yǔ)言對(duì) { }應(yīng)該怎么寫(xiě)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(gè)寫(xiě)法就是錯(cuò)誤的：
　　if expression { ... }
　　而C和Java語(yǔ)言中則對(duì)花括號(hào)的位置沒(méi)有任何要求。哪種更有利，這個(gè)見(jiàn)仁見(jiàn)智。但很顯然的是，所有的 Go代碼的花括號(hào)位置肯定是非常統(tǒng)一的。最有意思的其實(shí)還是 Go語(yǔ)言首創(chuàng)的錯(cuò)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(kāi)的 f文件
　　這里有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。其一是 defer關(guān)鍵字。 defer語(yǔ)句的含義是不管程序是否出現(xiàn)異常，均在函數(shù)退出時(shí)自動(dòng)執(zhí)行相關(guān)代碼。在上面的例子中，正是因?yàn)橛辛?defer，才使得無(wú)論后續(xù)是否會(huì)出現(xiàn)異常，都可以確保文件被正確關(guān)閉。其二是 Go語(yǔ)言的函數(shù)允許返回多個(gè)值。大多數(shù)函數(shù)的最后一個(gè)返回值會(huì)為 error類(lèi)型，以在錯(cuò)誤情況下返回詳細(xì)信息。 error類(lèi)型只是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)置的interface，如下：
　　type error interface { Error() string }
　　有了error類(lèi)型，程序出現(xiàn)錯(cuò)誤的邏輯看起來(lái)就相當(dāng)統(tǒng)一。在Java中，你可能這樣寫(xiě)代碼來(lái)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(xiě)成這樣：
　　conn ：= ... defer conn.Close()
　　stmt ：= ... defer stmt.Close()
　　rset ：= ... defer rset.Close() ... // 正常代碼
　　對(duì)比兩段代碼， Go語(yǔ)言處理錯(cuò)誤的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。當(dāng)然，其實(shí) Go語(yǔ)言帶給我們的驚喜還有很多，后續(xù)有機(jī)會(huì)我們可以就某個(gè)更具體的話(huà)題詳細(xì)展開(kāi)來(lái)談一談。
　　編程哲學(xué)
　　計(jì)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(guò)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(shuō)紛紜。
　　C語(yǔ)言是純過(guò)程式的，這和它產(chǎn)生的歷史背景有關(guān)。 Java語(yǔ)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(yǔ)言沒(méi)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(zhǎng)，但時(shí)刻警惕特性復(fù)雜化，極力維持語(yǔ)言特性的簡(jiǎn)潔，力求小而精。
　　從編程范式的角度來(lái)說(shuō)， Go語(yǔ)言是變革派，而不是改良派。對(duì)于C++、Java和C#等語(yǔ)言為代表的面向?qū)ο螅?OO）思想體系，Go語(yǔ)言總體來(lái)說(shuō)持保守態(tài)度，有限吸收。首先，Go語(yǔ)言反對(duì)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(wèn)題，但
　　同樣給這些語(yǔ)言帶來(lái)了極大的負(fù)擔(dān)。而 Go語(yǔ)言有著完全不同的設(shè)計(jì)哲學(xué)，既然函數(shù)重載帶來(lái)了負(fù)擔(dān)，并且這個(gè)特性并不對(duì)解決任何問(wèn)題有顯著的價(jià)值，那么 Go就不提供它。其次，Go語(yǔ)言支持類(lèi)、類(lèi)成員方法、類(lèi)的組合，但反對(duì)繼承，反對(duì)虛函數(shù)（ virtual function）和虛函數(shù)重載。確切地說(shuō)， Go也提供了繼承，只不過(guò)是采用了組合的文法來(lái)提供：
　　type Foo struct { Base ...
　　}
　　func (foo *Foo) Bar() { ... }
　　再次，Go語(yǔ)言也放棄了構(gòu)造函數(shù)（ constructor）和析構(gòu)函數(shù)（destructor）。由于Go語(yǔ)言中沒(méi)有虛函數(shù)，也就沒(méi)有 vptr，支持構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)就沒(méi)有太大的價(jià)值。本著“如果一個(gè)特性并不對(duì)解決任何問(wèn)題有顯著的價(jià)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(yǔ)言的作者們干掉了。
　　在放棄了大量的 OOP特性后，Go語(yǔ)言送上了一份非常棒的禮物：接口（ interface）。你可能會(huì)說(shuō)，除了 C這么原始的語(yǔ)言外，還有什么語(yǔ)言沒(méi)有接口呢？是的，多數(shù)語(yǔ)言都提供接口，但它們的接口都不同于 Go語(yǔ)言的接口。
　　Go語(yǔ)言中的接口與其他語(yǔ)言最大的一點(diǎn)區(qū)別是它的非侵入性。在 C++、Java和C#中，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(yǔ)言中，實(shí)現(xiàn)類(lèi)的時(shí)候無(wú)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(shí)現(xiàn)了接口IFoo要求的所有方法，就實(shí)現(xiàn)了該接口，可以進(jìn)行賦值。 Go語(yǔ)言的非侵入式接口，看似只是做了很小的文法調(diào)整，實(shí)則影響深遠(yuǎn)。其一，Go語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)再也不需要繪制類(lèi)庫(kù)的繼承樹(shù)圖。你只需要知道這個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)了哪些
　　方法，每個(gè)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(shí)現(xiàn)了 File類(lèi)，它有下面這些方法：
　　前言：為什么我們需要一門(mén)新語(yǔ)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(gè) 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(shí)上，脫離了實(shí)際的用戶(hù)場(chǎng)景，討論這兩個(gè)設(shè)計(jì)哪個(gè)更好并無(wú)意義。問(wèn)題在于，實(shí)現(xiàn) File類(lèi)的時(shí)候，我怎么知道外部會(huì)如何用它呢？
　　其三，不用為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口而專(zhuān)門(mén)導(dǎo)入一個(gè)包，而目的僅僅是引用其中的某個(gè)接口的定義。在Go語(yǔ)言中，只要兩個(gè)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(duì)于以下兩個(gè)接口，第一個(gè)接口：
　　package one
　　type ReadWriter interface {
　　Read(buf [] byte) (n int， err error)
　　Write(buf [] byte) (n int， err error)
　　}
　　第二個(gè)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(gè)接口，一個(gè)叫 one.ReadWriter，一個(gè)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(yǔ)言中，這兩個(gè)接口實(shí)際上并無(wú)區(qū)別，因?yàn)椋?br />　　·任何實(shí)現(xiàn)了 one.ReadWriter接口的類(lèi)，均實(shí)現(xiàn)了 two.IStream；
　　·任何one.ReadWriter接口對(duì)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(wú)差異。所以在Go語(yǔ)言中，為了引用另一個(gè)包中的接口而導(dǎo)入這個(gè)包的做法是不被推薦的。因?yàn)槎嘁�用一個(gè)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(yǔ)言對(duì)這些思想亦有所吸收。例如， Go語(yǔ)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(yǔ)言接受了以 Erlang語(yǔ)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(lái)進(jìn)行并發(fā)編程。總體來(lái)說(shuō)， Go語(yǔ)言是一個(gè)非�，F(xiàn)代化的語(yǔ)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(guò)、使用過(guò)、喜愛(ài)過(guò)不同的編程語(yǔ)言，但總體而言， Go語(yǔ)言的出現(xiàn)是最讓我興奮的事情。我個(gè)人對(duì)未來(lái) 10年編程語(yǔ)言排行榜的趨勢(shì)判斷如下：
　　□·Java語(yǔ)言的份額繼續(xù)下滑，并最終被 C和Go語(yǔ)言超越；
　　□·C語(yǔ)言將長(zhǎng)居編程榜第二的位置，并有望在 Go取代Java前重獲語(yǔ)言榜第一的寶座；
　　□·Go語(yǔ)言最終會(huì)取代 Java，居于編程榜之首。
　　由七牛云存儲(chǔ)團(tuán)隊(duì)編著的這本書(shū)將盡可能展現(xiàn)出 Go語(yǔ)言的迷人魅力。希望本書(shū)能夠讓更多人理解這門(mén)語(yǔ)言，熱愛(ài)這門(mén)語(yǔ)言，讓這門(mén)優(yōu)秀的語(yǔ)言能夠落到實(shí)處，把程序員從以往繁雜的語(yǔ)言細(xì)節(jié)中解放出來(lái)，集中精力開(kāi)發(fā)更加優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件。
　　許式偉 2012年3月7日