Go语言

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为什么你应该学习Go语言?

终于等到你!Go语言——让你用写Python代码的开发效率编写C语言代码。


1 为什么互联网世界需要Go语言

世界上已经有太多太多的编程语言了,为什么又出来一个Go语言?

1.1 硬件限制:摩尔定律已然失效

摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。 换言之,每一

美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。

从上面的图表可以看出,近十年单线程性能和处理器频率保持稳定。我们不能像之前一样把添加更多晶体管当成是解决方案,因为在较小规模上一些量子特性开始出现(如隧道效应),并且因为在同样小的空间里放置更多晶体管的代价非常昂贵,每1美元可以添加的晶体管数量开始下降。

制造商开始从其他方面提高处理器的性能:

  1. 向处理器添加越来越多的内核,如四核和八核CPU。
  2. 发明了超线程技术。
  3. 为处理器添加了更多缓存以提高性能。

但上述解决方案也有其自身的局限性。因为成本原因我们不能无限制的为计算机添加内核,也无法无限制的添加缓存来提高性能,因为缓存越大,取值的性能越低。

我们没有办法在硬件上一直取得突破,我们需要提高软件的性能或者说我们需要高性能的软件。

1.2 Go语言为并发而生

如上所述,硬件制造商正在为处理器添加越来越多的内核以提高性能。所有数据中心都在这些处理器上运行,更重要的是,今天的应用程序使用多个微服务来维护数据库连接,消息队列和维护缓存。因此,开发的软件和编程语言应该可以轻松地支持并发性,并且应该能够随着CPU核心数量的增加而可扩展。

但是,大多数现代编程语言(如Java,Python等)都来自90年代的单线程环境。虽然一些编程语言的框架在不断地提高多核资源使用效率,例如 Java 的 Netty 等,但仍然需要开发人员花费大量的时间和精力搞懂这些框架的运行原理后才能熟练掌握。

Go于2009年发布,当时多核处理器已经上市。Go语言在多核并发上拥有原生的设计优势,Go语言从底层原生支持并发,无须第三方库、开发者的编程技巧和开发经验。

很多公司,特别是中国的互联网公司,即将或者已经完成了使用 Go 语言改造旧系统的过程。经过 Go 语言重构的系统能使用更少的硬件资源获得更高的并发和I/O吞吐表现。充分挖掘硬件设备的潜力也满足当前精细化运营的市场大环境。

Go语言的并发是基于 goroutine 的,goroutine 类似于线程,但并非线程。可以将 goroutine 理解为一种虚拟线程。Go 语言运行时会参与调度 goroutine,并将 goroutine 合理地分配到每个 CPU 中,最大限度地使用CPU性能。开启一个goroutine的消耗非常小(大约2KB的内存),你可以轻松创建数百万个goroutine

goroutine的特点:

  1. goroutine具有可增长的分段堆栈。这意味着它们只在需要时才会使用更多内存。
  2. goroutine的启动时间比线程快。
  3. goroutine原生支持利用channel安全地进行通信。
  4. goroutine共享数据结构时无需使用互斥锁。

1.3 Go性能强悍

与其他现代高级语言(如Java/Python)相比,使用C,C++的最大好处是它们的性能。因为C/ C++是编译型语言而不是解释的语言。 处理器只能理解二进制文件,Java和Python这种高级语言在运行的时候需要先将人类可读的代码翻译成字节码,然后由专门的解释器再转变成处理器可以理解的二进制文件。

同C,C++一样,Go语言也是编译型的语言,它直接将人类可读的代码编译成了处理器可以直接运行的二进制文件,执行效率更高,性能更好。

数据来源:benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksg…

可以看出,Go 语言在性能上更接近于 Java 语言,虽然在某些测试用例上不如经过多年优化的 Java 语言,但毕竟 Java 语言已经经历了多年的积累和优化。Go 语言在未来的版本中会通过不断的版本优化提高单核运行性能。

1.4 Go语言简单易学

语法简洁

Go 语言简单易学,学习曲线平缓,不需要像 C/C++ 语言动辄需要两到三年的学习期。Go 语言被称为“互联网时代的C语言”。Go 语言的风格类似于C语言。其语法在C语言的基础上进行了大幅的简化,去掉了不需要的表达式括号,循环也只有 for 一种表示方法,就可以实现数值、键值等各种遍历。

代码风格统一

Go 语言提供了一套格式化工具——go fmt。一些 Go 语言的开发环境或者编辑器在保存时,都会使用格式化工具进行修改代码的格式化,这样就保证了不同开发者提交的代码都是统一的格式。(吐槽下:再也不用担心那些看不懂的黑魔法了…)

开发效率高

Go语言实现了开发效率与执行效率的完美结合,让你像写Python代码(效率)一样编写C代码(性能)。

2 学习Go语言的前景

目前Go语言已经⼴泛应用于人工智能、云计算开发、容器虚拟化、⼤数据开发、数据分析及科学计算、运维开发、爬虫开发、游戏开发等领域。

Go语言简单易学,天生支持并发,完美契合当下高并发的互联网生态。Go语言的岗位需求持续高涨,目前的Go程序员数量少,待遇好。

抓住趋势,要学会做一个领跑者而不是跟随者。

国内Go语言的需求潜力巨大,目前无论是国内大厂还是新兴互联网公司基本上都会有Go语言的岗位需求。

下图是应用Go语言的公司举例:

除了上面列出的大厂外,很多小型公司或创业公司也开始使用Go语言,并且很多公司把Go语言作为其主要开发语言。

现在就开始你的Go语言学习之旅吧!人生苦短,let’s Go.

参考链接

3 搭建Go语言开发环境

注意:Go语言1.14版本之后推荐使用go modules管理依赖,也不再需要把代码写在GOPATH目录下了,之前旧版本的教程戳这个链接

3.1 下载

下载地址

Go官网下载地址:golang.org/dl/

Go官方镜像站(推荐):golang.google.cn/dl/

版本选择

Windows平台和Mac平台推荐下载可执行文件版,Linux平台下载压缩文件版。

下图中的版本号可能并不是最新的,但总体来说安装教程是类似的。Go语言更新迭代比较快,推荐使用较新版本,体验最新特性。

3.2 安装

Windows 安装

Mac 安装

下载可执行文件版,直接点击下一步安装即可,默认会将go安装到/usr/local/go目录下。

Linux 下安装

检查

上一步安装过程执行完毕后,可以打开终端窗口,输入go version命令,查看安装的Go版本。

3.3 GOROOT和GOPATH

GOROOTGOPATH都是环境变量,其中GOROOT是我们安装go开发包的路径,而从Go 1.8版本开始,Go开发包在安装完成后会为GOPATH设置一个默认目录,并且在Go1.14及之后的版本中启用了Go Module模式之后,不一定非要将代码写到GOPATH目录下,所以也就不需要我们再自己配置GOPATH了,使用默认的即可。

GOPROXY 非常重要

Go1.14版本之后,都推荐使用go mod模式来管理依赖环境了,也不再强制我们把代码必须写在GOPATH下面的src目录了,你可以在你电脑的任意位置编写go代码。(网上有些教程适用于1.11版本之前。)

默认GoPROXY配置是:GOPROXY=https://proxy.golang.org,direct,由于国内访问不到https://proxy.golang.org,所以我们需要换一个PROXY,这里推荐使用https://goproxy.iohttps://goproxy.cn

可以执行下面的命令修改GOPROXY:

go env -w GOPROXY=https://goproxy.cn,direct

4 Go开发编辑器

Go采用的是UTF-8编码的文本文件存放源代码,理论上使用任何一款文本编辑器都可以做Go语言开发,这里推荐使用VS CodeGolandVS Code是微软开源的编辑器,而Goland是jetbrains出品的付费IDE。

我们这里使用VS Code 加插件做为go语言的开发工具。

4.1 VS Code介绍

VS Code全称Visual Studio Code,是微软公司开源的一款免费现代化轻量级代码编辑器,支持几乎所有主流的开发语言的语法高亮、智能代码补全、自定义热键、括号匹配、代码片段、代码对比 Diff、GIT 等特性,支持插件扩展,支持 Win、Mac 以及 Linux平台。

虽然不如某些IDE功能强大,但是它添加Go扩展插件后已经足够胜任我们日常的Go开发。

4.2 下载与安装

VS Code官方下载地址:code.visualstudio.com/Download

三大主流平台都支持,请根据自己的电脑平台选择对应的安装包。

双击下载好的安装文件,双击安装即可。

4.3 配置

安装中文简体插件

点击左侧菜单栏最后一项管理扩展,在搜索框中输入chinese ,选中结果列表第一项,点击install安装。

安装完毕后右下角会提示重启VS Code,重启之后你的VS Code就显示中文啦!

安装go扩展

现在我们要为我们的VS Code编辑器安装Go扩展插件,让它支持Go语言开发。

5 第一个Go程序

Hello World

现在我们来创建第一个Go项目——hello。在我们桌面创建一个hello目录。

go mod init

使用go module模式新建项目时,我们需要通过go mod init 项目名命令对项目进行初始化,该命令会在项目根目录下生成go.mod

件。例如,我们使用hello作为我们第一个Go项目的名称,执行如下命令。

go mod init hello

编写代码

接下来在该目录中创建一个main.go文件:

package main  // 声明 main 包,表明当前是一个可执行程序

import "fmt"  // 导入内置 fmt 包

func main(){  // main函数,是程序执行的入口
	fmt.Println("Hello World!")  // 在终端打印 Hello World!
}

非常重要!!! 如果此时VS Code右下角弹出提示让你安装插件,务必点 install all 进行安装。

编译

go build命令表示将源代码编译成可执行文件。

在hello目录下执行:

go build

或者在其他目录执行以下命令:

go build hello

go编译器会去 GOPATH的src目录下查找你要编译的hello项目

编译得到的可执行文件会保存在执行编译命令的当前目录下,如果是windows平台会在当前目录下找到hello.exe可执行文件。

可在终端直接执行该hello.exe文件:

c:\desktop\hello>hello.exe
Hello World!

我们还可以使用-o参数来指定编译后得到的可执行文件的名字。

go build -o heiheihei.exe

Windows下VSCode切换cmd.exe作为默认终端

如果你打开VS Code的终端界面出现如下图场景(注意观察红框圈中部分),那么你的VS Code此时正使用powershell作为默认终端:

十分推荐你按照下面的步骤,选择cmd.exe作为默认的终端工具:

此时,VS Code正上方中间位置会弹出如下界面,参照下图挪动鼠标使光标选中后缀为cmd.exe的那一个,然后点击鼠标左键。

最后重启VS Code中已经打开的终端或者直接重启VS Code就可以了。

如果没有出现下拉三角,也没有关系,按下Ctrl+Shift+P,VS Code正上方会出现一个框,你按照下图输入shell,然后点击指定选项即可出现上面的界面了。

go run

go run main.go也可以执行程序,该命令本质上也是先编译再执行。

go install

go install表示安装的意思,它先编译源代码得到可执行文件,然后将可执行文件移动到GOPATH的bin目录下。因为我们的环境变量中配置了GOPATH下的bin目录,所以我们就可以在任意地方直接执行可执行文件了。

跨平台编译

默认我们go build的可执行文件都是当前操作系统可执行的文件,Go语言支持跨平台编译——在当前平台(例如Windows)下编译其他平台(例如Linux)的可执行文件。

Windows编译Linux可执行文件

如果我想在Windows下编译一个Linux下可执行文件,那需要怎么做呢?只需要在编译时指定目标操作系统的平台和处理器架构即可。

注意:无论你在Windows电脑上使用VsCode编辑器还是Goland编辑器,都要注意你使用的终端类型,因为不同的终端下命令不一样!!!目前的Windows通常默认使用的是PowerShell终端。

如果你的Windows使用的是cmd,那么按如下方式指定环境变量。

SET CGO_ENABLED=0  // 禁用CGO
SET GOOS=linux  // 目标平台是linux
SET GOARCH=amd64  // 目标处理器架构是amd64

如果你的Windows使用的是PowerShell终端,那么设置环境变量的语法为

$ENV:CGO_ENABLED=0
$ENV:GOOS="linux"
$ENV:GOARCH="amd64"

在你的Windows终端下执行完上述命令后,再执行下面的命令,得到的就是能够在Linux平台运行的可执行文件了。

go build

Windows编译Mac可执行文件

Windows下编译Mac平台64位可执行程序:

cmd终端下执行:

SET CGO_ENABLED=0
SET GOOS=darwin
SET GOARCH=amd64
go build

PowerShell终端下执行:

$ENV:CGO_ENABLED=0
$ENV:GOOS="darwin"
$ENV:GOARCH="amd64"
go build

Mac编译Linux可执行文件

Mac电脑编译得到Linux平台64位可执行程序:

CGO_ENABLED=0 GOOS=linux GOARCH=amd64 go build

Mac编译Windows可执行文件

Mac电脑编译得到Windows平台64位可执行程序:

CGO_ENABLED=0 GOOS=windows GOARCH=amd64 go build

Linux编译Mac可执行文件

Linux平台下编译Mac平台64位可执行程序:

CGO_ENABLED=0 GOOS=darwin GOARCH=amd64 go build

Linux编译Windows可执行文件

Linux平台下编译Windows平台64位可执行程序:

CGO_ENABLED=0 GOOS=windows GOARCH=amd64 go build

现在,开启你的Go语言学习之旅吧。人生苦短,let’s Go.