Go 1.20更新了那些内容

PGO的引入

Go 1.20 发布了配置文件引导优化（PGO）的预览版，使编译器能够根据运行时配置文件信息，执行应用程序和工作负载的特定性优化。提供要构建的配置文件，使编译器能够将应用程序的速度提高大约 3-4%，官方鼓励开发者尝试一下整个新特性，但可能存在一些未知的问题。

具体可参考：Profile-guided optimization: https://go.dev/doc/pgo

PGO 是计算机编程中的一种编译器优化技术，借助配置文件来引导编译，能够在不改业务代码的情况下，达到提高程序运行时性能的目的。

该优化是一门通用技术，不局限于某一门语言：

• Chrome 浏览器，在 64 位版本的 Chrome 中从 53 版开始启用 PGO， 32 位版在 54 版中启用。
• Microsoft Visual C++ 也同样有所使用。
• AutoFDO 进行了 PGO 的优化，直接将某数据中心中的 C/C++ 程序的性能提高了 5-15%（不用改业务代码）。
• 在 Go PGO 中将会依托 runtime/pprof 所生成的 profile 来完成。

PGO 怎么优化

PGO 通过缩小代码大小、减少代码分支错误预测和重新组织代码布局以减少指令缓存问题来提高应用程序性能。也可以向编译器提供有关应用程序中最常执行的区域的信息。

编译器再通过分析这些信息，编译器能够在优化应用程序时更具选择性和针对性，做出最优的选择。

PGO 由三个阶段组成。如下图：

• 检测程序：编译器从你的源代码和编译器的代码创建并链接一个检测程序。

• 运行检测的可执行文件：每次执行插桩代码时，插桩程序都会生成一个动态信息文件，用于最终编译。

• 最终编译：当你第二次编译时，动态信息文件将合并到一个摘要文件中。编译器会使用此文件中的概要信息，然后尝试选择程序中最频繁最优的运行路径去执行。

这就是 PGO 这项优化的基本过程了。

语言变化

• 切片可以直接转化为数组
• unsafe 包中添加了 Slice，SliceData，String，StringData 函数

切片转数组示例

package main

import "fmt"

func main() {
	sli := []int{1, 2, 3, 4, 5}
	arr := [5]int(sli)
	fmt.Println(arr)
}
// 输出如下
// [1 2 3 4 5]

unsafe 包中新增函数原型

package unsafe

// Slice 根据指针参数和长度参数构造一个切片并返回
//       修改切片元素值会影响底层的数组元素值
func Slice(ptr *ArbitraryType, len IntegerType) []ArbitraryType

// SliceData 返回参数切片的指针
func SliceData(slice []ArbitraryType) *ArbitraryType

// String 根据指针参数和长度参数构造一个字符串并返回
//        修改参数指向的值会同时修改字符串的值
func String(ptr *byte, len IntegerType) string

// StringData 返回参数字符串底层的字节数组指针
func StringData(str string) *byte

下面是两个小例子，分别使用到了 Slice 函数和 String 函数。

使用 unsafe.Slice，根据数组生成切片

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

func main() {
    arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
    // 注意: 这里是传递首个元素的指针，而非数组的指针
    sli := unsafe.Slice(&arr[0], 3)
    fmt.Printf("slice = %+v, len = %d\n", sli, len(sli))

    // 修改切片元素的值会影响底层的数组
    for i := range sli {
        sli[i] *= 100
    }
    fmt.Printf("slice = %+v, len = %d\n", sli, len(sli))
    // 此时数组的元素值已经变化
    fmt.Printf("array = %+v, len = %d\n", arr, len(arr))
}

// 运行输出如下
// slice = [1 2 3], len = 3
// slice = [100 200 300], len = 3
// array = [100 200 300 4 5], len = 5

使用 unsafe.String，根据切片生成字符串

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

func main() {
    bs := []byte{'h', 'e', 'l', 'l', 'o'}
    // 注意: 这里是传递首个元素的指针，而非切片的指针
    str := unsafe.String(&bs[0], 2)
    fmt.Printf("str = %s, len = %d\n", str, len(str))

    // 修改参数指向的值会同时修改字符串的值
    bs[1] = 'i'

    // 此时字符串的值已经变化
    fmt.Printf("str = %s, len = %d\n", str, len(str))
    fmt.Printf("bs = %s, len = %d\n", bs, len(str))
}

// 运行输出如下
// str = he, len = 2
// str = hi, len = 2
// bs = hillo, len = 2

标准库增强

• 新增了几个 时间转换格式常量

• 新包 crypto/ecdh 支持通过 NIST 曲线和 Curve25519 椭圆曲线 Diffie-Hellman 密钥交换

• 新类型 http.ResponseController 访问 http.ResponseWriter 接口未处理的扩展请求

• httputil.ReverseProxy 包含一个新的 Rewrite 钩子函数，取代了之前的 Director 钩子

• 新方法 context.WithCancelCause 提供了一种方法来取消具有给定错误的上下文

• os/exec.Cmd 结构体中的新字段 Cancel 和 WaitDelay, 指定 Cmd 在其关联的 Context 被取消或其进程退出时的回调

errors.Join

新方法 errors.Join 返回一个错误列表，如果错误类型实现了 Unwrap() []error，则可以再次获得错误列表

在原有 Go1.13 的 errors API 上进行新增和修改，核心是支持一个错误可以封装多个错误的特性。新方法 errors.Join 返回一个错误列表，如果错误类型实现了 Unwrap() []error，则可以再次获得错误列表。

func main() {
 err1 := errors.New("err1")
 err2 := errors.New("err2")
 err := errors.Join(err1, err2)
 fmt.Println(err)
 if errors.Is(err, err1) {
  fmt.Println("err is err1")
 }
 if errors.Is(err, err2) {
  fmt.Println("err is err2")
 }
}
// 输出结果
err1
err2
err is err1
err is err2

优化时间比较和格式记忆

Go1.20 新增了几个 时间转换格式常量，便于直接引用：

package time

const (
    DateTime   = "2006-01-02 15:04:05"
    DateOnly   = "2006-01-02"
    TimeOnly   = "15:04:05"
)

Time.Compare

新增了时间比较的方法。

在现在的标准库中，有 3 个方法来比较 time.Time 对象，分别是：Before()、Equal() 和 After()，作用上类似 <、== 和 >。但缺少 <= 和 >= 的等价物。

Go1.20 将会支持 Time.Compare，以此来达到类似的效果。作用是将 Time 对象 t 和 u 两者进行比较。

func (t Time) Compare(u Time) int

该方法返回如下几种结果：

• 如果 t 在 u 之前，则返回 -1。
• 如果 t 在 u 之后，则返回 +1。
• 如果它们相同，则返回 0。

工具改进

• cover 工具可以收集整个程序的覆盖率，不仅仅是单元测试

• go build、go install 和其他与构建相关的命令可以接收一个 -pgo 标志，启用配置文件引导优化，以及一个 -cover 标志，用于整个程序覆盖率分析

• go test -json 的实现已得到改进，可以处理复杂多样的 Stdout 输出

• vet 在并行运行的测试中可能会发生更多循环变量引用错误

• 在没有 C 工具链 的系统上默认禁用 CGO

性能提升

• 编译器和 GC 的优化减少了内存开销，并将 CPU 性能整体提高了 2%

• 针对编译时间进行了优化，提升了 10%。使得构建速度与 Go 1.17 保持一致 (恢复到了泛型之前的速度)

• Go 发行版瘦身，新版本起，Go 的 $GOROOT/pkg 目录将不再存储标准库的预编译包存档，Go 发行版的将迎来一轮瘦身。

从 1.21 版本开始，一些较旧的操作系统将不再受支持：包括 Windows 7、8、Server 2008 和 Server 2012、macOS 10.13 High Sierra 和 10.14 Mojave。