go语言全景俯瞰

本篇是语言教学的“传统项目”。每个写go语言教学的人，都会介绍它的发展历程，应用领域，优缺点和特点来介绍自己的理由。当然如果你有自己的理解，那就更好了，欢迎讨论！

全景简介

go语言由google公司开源的用于提高程序员编程效率的编程语言。它是一门简单易学，静态编译，原生并发以及向后兼容性的高效快捷的轻量级语言。

发展历程

目前go语言每半年会迭代一个新版本，从2012年的go1.0开始，已经历经21个版本，目前已经到了go1.20，从2015年开始进入快速发展期，以用于大型项目的工程语言进入人们的视野。

go语言在go1.1-g1.4时还不具备工程化的条件，但在go1.5时开始具备工程化的条件，这是因为(1)在go1.5之前的版本golang采用的是c语言编译器，(2)gc的STW时间会很长，(3)第三方包没有合理的存放位置。

而在go1.5版本开始实现go语言自举，在这个版本里开始采用三色标记法，这使得golang的gc时间大幅下降，经过go1.6-go1.7的改进，使得golang的STW时间大幅缩短，另外在这个版本开始实验vender机制。

这三个特性的加入使得golang在2015年之后开始火爆的原因，在go1.7正式使用vender机制，在go1.9版本STW时间缩短至100us以内，为此golang在go1.9版本已经完全具备工程化的条件。

之后golang在go1.11版本开始实验go mod机制以替换vender机制，在go1.13正式引入go mod机制，彻底解决了第三方库的版本问题，在go1.18版本中实验golang的泛型特性，而在go1.20版本中正式引入golang的泛型特性。

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应用场景

go语言用于云原生开发，命令行接口，网站开发，运维开发领域以及存储开发。注意我这里介绍go语言的应用场景来自go语言官网实际上，你会发现go语言还能应用于其他领域，如数字货币（以太坊）,物联网等等（因为我不熟悉这些领域，所以我可以假装不知道吗？）

云和网络服务

随着docker和kubernetes等杀手级应用的出现和发展，golang逐渐成为云和网络服务领域中举足轻重的语言，目前由超过75%的云原生计算基金项目都是使用go语言开发的。

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命令行接口

对于命令行接口应用，go语言能够将其快速地构建成二进制程序，提供跨平台工作的开发方式以及强大的社区支持。我们可以在windows或者mac上开发或者调试，在Linux上编译部署。它通过静态编译构建的二进制程序即插即用，几乎不需要任何其他依赖。

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例如，hub是github推出的用于辅助git的命令行工具，它是用go语言编写的。另外如greenplum的gpbackup和gprestore也是用go语言编写的。

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网站

go语言不仅天生支持高并发，能以极小的开销约4K的内存启动一个携程goroutine，而且go语言的标准库对于web开发的强大支持，能让业务人员专注于业务开发，这些使得go语言在网站开发方面占有一席之地。

注意go语言其实已经有gin以及beego这样成熟的web框架，甚至有人已经将gin,vue3结合起来gin-vue-admin这样的项目。我的建议是如果你写的web服务很简单，那么go语言标准库基本已经够用，否则请选择上述框架。

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运维

go语言在运维开发编写脚本时拥有大量优秀的标准库支持。另外，go语言还提供了丰富的工具链帮助用于编写高效、健壮以及可维护性强的程序。

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目前在运维开发领域，使用go语言开发优秀的项目有类似于zabbix的Prometheus，将运维数据可视化的grafana，用于容器CI/CD的Docker CI/CD等等

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存储

go语言是带有gc，高性能并且高并发的特点，为此在存储领域也有比较好的发展。例如分布式数据库tidb（sql层使用go语言开发）、时序性数据库influxdb、分布式kv存储etcd以及分布式消息队列nsq都是其中的佼佼者。

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优点

简单易学

sum := 0
for i := 0; i < 30; i ++ {
    if i % 2 == 0 {
        sum += i
    }
}
fmt.Println(sum)

go语言许多语法和C语言很相似，学习难度和python类似，学习成本较低，大约1-2周初学者就能开发一些实用的小程序。当然如果你学过C语言，你将更快入门go语言

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即插即用

go语言采用静态编译的方式，产生出的二进制程序即插即用，几乎无需其他依赖。

原生并发

c := make(chan int)
go func() {
    for {
        select {
        case e, ok := <-c:
            if !ok {
                return
            }
            fmt.Println(e)
        }
    }
}()

a := []int{5,2,4,3,1}
for _, v := range a {
    c <- v
}
close(c)

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go语言可以很容易地实现并发编程,通过保留字go即可实现，使用chan实现携程间通信，你可以认为chan是一个加锁的队列或者消息管道。

如上，代码通过保留字go调用匿名函数启动了一个携程，并且通过chan向这个携程传值。

注意：chan的传入并非是全局变量而是因为go语言匿名函数的闭包特性。

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社区支持

go语言虽然历经时间不多，但是它的社区支持极为强大，如上go语言目前支持常用数据库的访问。

向后兼容性承诺

使用go语言编写的代码会被其之后版本的go语言兼容，例如你用go语言1.8写了代码，那么几乎不用做出任何更改在go语言1.17中直接编译使用。这就意味着通过这个承诺，你几乎无需修改代码就能让go语言代码享受新版本带来的性能提升。

强大的标准库以及丰富的工具链

优秀的编译运行速度

go语言不仅有着c/c++，java等传统编译语言无法企及的编译速度，又有类似于c/c++的运行速度，这些让程序员有更好的编程体验。当然据说这是Google公司的阴谋，让程序员有“更多时间工作”。

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缺点

• go语言对GUI用户界面支持不够完善，需要额外的qt库支持或者采用wasm技术。
• go语言对机器学习方面支持不够完善，存在神经网络和go语言对应库对接成本。
• go语言不支持aix7.2以下的aix操作系统，这是由于go语言底层有少量通过汇编写成，对硬件有部分要求。
• go语言对移动端app开发支持不够完善，在api使用上存在限制。
• gol语言缺乏对传统异常捕获机制的支持，需要通过大量的if语句去判定其是否有有异常。

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特点

这是相较于c/c++ ,java，javascript以及python等主流语言不一样的地方，不算是优点也不算是缺点的语言特性

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多返回值

由于基本上目前的主流语言的函数都是单返回值，而golang为了使错误能够被返回，采用了含有多返回值的函数，如下：

func Write(data []byte) (n int, err error)

还有表达式中也可以使用多返回值，例如交换a,b可以写成

a:= 1
b:= 2
a,b = b,a

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还有前面提到的

for _, v := range a {
    c <- v
}

以及

select {
    case e, ok := <-c:
    if !ok {
        return
    }
    fmt.Println(e)
}

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公有私有

golang并非通过指定关键字private和public去实现面向对象的封装特性，而是通过大小写去指定成员是否公有和私有,在下述代码中，writer包外的只能访问公有的成员变量，函数，或者方法。

package writer
import (
    "os"
)

var (
    OsType = "Linux"  //公有变量
    osType = "linux"  //私有变量
)

type FileWriter struct {
	Filename string //共有成员变量
    f * os.file     //私有成员变量
}

//公有函数
func NewFileWriter(filename string) (*FileWriter,  error){
    return newFileWriter(filename)
}
//私有函数
func newFileWriter(filename string) (fw *FileWriter, err error){
    fw = &FileWriter{
        Filename:filename,
    }
   	err = fw.createFile()
    return
}

//公有方法
func (w *FileWriter) Write(data []byte) (n int, err error){
   	return w.f.Write(data)
}

//公有方法
func (w *FileWriter) Close() (err error){
    return w.f.Close()
}

//私有方法
func (w *FileWriter) createFile() (err error){
    w.f, err = os.Create(w.Filename)
    if err != nil{
        return err
    }
    return
}

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面向接口

golang由于采用了静态编译的方式，使得golang无法在运行时加载，为此它使用组合而没有继承，使用面向接口来实现面向对象的多态特性，这样更容易写出高内聚低耦合的代码。

例如我们定义一个接口

type Writer interface {
    Write(data []byte) (n int, err error)
}

然后上述代码中的FileWriter已经实现该接口

type FileWriter struct {
	filename string
    f * os.file
}

func (w *FileWriter) Write(data []byte) (n int, err error){
   	return w.f.Write(data)
}

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网络同步编程

网络编程往往如下图采用异步回调的方式去完成事件处理。

但是在golang中网络编程可以使用同步模式去完成，这可能不是一个很好的例子。

func HandleConn(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    for {
        buf := make([]byte, 1024)
		cnt, err := conn.Read(buf)
		if err != nil {
		    //请处理错误
	    }
        //处理信息
    }
}

func main() {
    listen, err := net.Listen("tcp", ":8888")
    if err != nil {
        //处理错误
        return
    }

    for {
        conn, err := listen.Accept()
        if err != nil {
            //处理错误
            return
        }

        go HandleConn(conn)
    }
}