Введение: В 2007 году Роб Пайк, главный инженер-программист Google, которому надоел C++, собрал Роберта Гриземера и Кена Томпсона и решил создать новый язык для замены C++, которым является Golang. Хотя язык GO, появившийся в 21 веке, не может заменить C++, как ожидалось, его производительность исполнения, близкая к C, эффективность разработки языка, близкая к аналитической, и почти идеальная скорость компиляции стали популярны во всем мире. Большинство из них используют Golang для разработки, особенно в облачных проектах.Надо сказать, что Golang глубоко укоренился в сердцах людей. Для нового проекта без исторической нагрузки Golang может быть лучшим выбором.

Роб Пайк, известный как отец языка GO, сказал, что ваше согласие с языком GO зависит от того, согласны ли вы с тем, что меньше значит больше или меньше значит меньше (меньше значит больше или меньше значит меньше). Роб Пайк очень просто резюмировал всю философию дизайна языка GO, ярко и ярко воплощая простоту и практичность.

Многие люди называют язык GO языком C 21-го века, потому что GO не только обладает простотой и производительностью C, но также предоставляет различные практические функции разработки на стороне сервера в интернет-среде 21-го века, позволяя разработчикам разрабатывать в уровень языка.Вы можете легко получить то, что вы хотите.

План этой статьи:

Развитие и текущее состояние языка GO
История развития
Команда разработчиков
бизнес-кейс
Ключевые особенности языка GO
Параллелизм и сопрограммы
общение на основе сообщений
Богатые и полезные встроенные типы данных
Функция с несколькими возвращаемыми значениями
Механизм обработки задержки задержки
отражение
Высокопроизводительный HTTP-сервер
Управление проектированием
спецификация программирования
Практика фреймворка быстрой разработки API
Почему мы выбираем язык GO
Реализация API-фреймворка
Возможности общих компонентов
Общий компонент списка
Общий компонент формы
пул сопрограмм
Проверка достоверности данных
резюме
Оценка эффективности
На что обратить внимание при разработке

Развитие и текущее состояние языка GO

История развития

В сентябре 2007 года Роб Пайк скомпилировал C++ на Google Distributed Compilation Platform. Во время долгого ожидания он и Роберт Гриземер обсудили некоторые ключевые вопросы языков программирования. Они считали, что упрощение языков программирования Продолжая добавлять новые функции в раздутый язык, большее улучшение. Затем они убедили Кена Томпсона рядом с ними, прежде чем компиляция была закончена, что им нужно что-то с этим делать. Несколько дней спустя они запустили проект под названием Golang в качестве эксперимента в свободное время.

В мае 2008 года Google нашел огромный потенциал Go Language, получил полную поддержку Google, который начал полный рабочий день в дизайн и развитие языка Go.

Ноябрь 2009 г. Первый выпуск языка GO. В марте 2012 года выпущена первая официальная версия Go1.0.

Август 2015 года GO1.5 Выпуск эта версия считается исторической. Полное удаление части языка C, скомпилированное с использованием Go Go, небольшое количество кода в сборке для достижения. Кроме того, они пригласили экспертов по управлению памяти Рик Гудзон, GC был переработан для поддержки одновременного GC, он был решен широко критиковой проблемой GC Delay (STW). И в следующей версии и GC выполняет дополнительную оптимизацию. Когда Go1.8, задержка обслуживания GC на одной и той же сцене имеет GO1.1 из нескольких секунд, контролируется в течение 1 мс. GC решают проблему, можно сказать, что язык Go на боковой разработке сервера, почти стегайте все слабости.

В процессе итерации версии языка GO функции языка в основном не сильно изменились и в основном сохранили эталон GO1.1 и официальное обещание, что новая версия полностью совместима с кодом, разработанным в рамках старой версии. На самом деле, команда разработчиков GO очень осторожно добавляет новые языковые функции и проводит постоянную оптимизацию с точки зрения стабильности, скорости компиляции, эффективности выполнения и производительности сборщика мусора.

Команда разработчиков

Лагерь разработчиков языка GO можно назвать беспрецедентно мощным, среди его основных членов есть много исторических личностей в индустрии компьютерного программного обеспечения, которые оказали глубокое влияние на развитие компьютерного программного обеспечения. Кен Томпсон из Bell Labs разработал язык B, создал операционную систему Unix (первоначально реализованную на языке B), а затем разработал язык C с Деннисом Ритчи в процессе разработки Unix, а затем провел рефакторинг с использованием языка C. Операционная система Юникс. Деннис Ритчи и Кен Томпсон известны как отцы Unix и языка C, и в 1983 году они были совместно награждены премией Тьюринга за выдающийся вклад в разработку компьютерного программного обеспечения. Роб Пайк, также из Bell Labs, ключевой член команды Unix, изобрел язык Limbo и работал с Кеном. Томпсон участвовал в разработке кодировки UTF-8 и является одним из авторов книг «Среда программирования Unix» и «Практика программирования».

Можно сказать, что за языком GO стоит большое дерево Google, и в городе сидит много хороших людей, это настоящее «быдло второго поколения».

Знаменитый Docker полностью реализован в GO, самая популярная в отрасли система управления оркестрацией контейнеров kubernetes полностью реализована в GO, а последующий Docker Swarm полностью реализован в GO. Кроме того, существуют различные известные проекты, такие как etcd/consul/flannel и т. д., которые реализованы с помощью GO. Некоторые люди говорят, что причина, по которой язык GO известен, заключается в том, что он догнал облачную эру, но почему мы не можем сказать иначе: это также язык GO, который способствует развитию облака?

Помимо облачных проектов, есть такие компании, как Toutiao и UBER, которые также полностью реструктурировали свой бизнес с использованием языка GO.

Ключевые особенности языка GO

Причина, по которой язык GO такой мощный, заключается в том, что при разработке сервера он всегда может понять болевые точки программистов и решить проблемы самым прямым, простым, эффективным и стабильным способом. Здесь мы не будем подробно обсуждать конкретный синтаксис языка GO, а только познакомим вас с ключевыми аспектами языка, которые имеют большое значение для упрощения программирования, следуйте по стопам мастеров и познакомьтесь с философией дизайна GO. ИДТИ.

Ключевые особенности языка GO в основном включают следующие аспекты:

Параллелизм и сопрограммы
общение на основе сообщений
Богатые и полезные встроенные типы данных
Функция с несколькими возвращаемыми значениями
механизм отсрочки
отражение
Высокопроизводительный HTTP-сервер
Управление проектированием
спецификация программирования

В сегодняшнюю эпоху многоядерных процессоров важность параллельного программирования очевидна. Конечно, многие языки поддерживают многопоточное, многопроцессорное программирование, но, к сожалению, это не так просто и приятно реализовать и контролировать. Разница с Golang заключается в том, что уровень языка поддерживает параллелизм сопрограмм (горутин) (сопрограммы, также известные как микропотоки, легче, чем потоки, имеют меньшие накладные расходы и более высокую производительность) и очень просты в эксплуатации. предоставляет ключевые слова (go) Используется для запуска сопрограмм, и на одном компьютере могут быть запущены тысячи сопрограмм.

По сравнению с многопоточностью в JAVA и реализацией сопрограмм в GO, это явно более прямолинейно и просто. В этом прелесть GO. Он решает проблемы простым и эффективным способом. Ключевое слово go, пожалуй, самый важный символ языка GO.

общение на основе сообщений

В процессе асинхронного параллельного программирования недостаточно удобно и быстро запустить сопрограмму. Обмен сообщениями между сопрограммами также является очень важной частью, иначе каждая сопрограмма станет дикой лошадью и не поддается контролю. В языке GO для межсопрограммного взаимодействия используется метод связи, основанный на передаче сообщений (вместо используемого большинством языков метода связи, основанного на разделяемой памяти), а в качестве базового типа данных используется канал сообщений (channel), с помощью ключа типа Word (chan) определяется потокобезопасность для параллельных операций. Это также революционно в реализации языка. Видно, что сами языки GO не настолько просты, чтобы в них не было итогового результата, именно они предоставят пользователям наиболее практичную и наиболее выгодную возможность решения задач в самой простой и прямой форме.

Канал используется не только для простого обмена сообщениями, но также может выполнять множество очень практичных и удобных функций. Например, реализация пула TCP-соединений, ограничение тока и т. д., которые непросто реализовать в других языках, но язык GO легко это делает.

Как скомпилированный язык, язык GO также поддерживает очень обширные типы данных в дополнение к традиционным целым числам, числам с плавающей запятой, символам, массивам, структурам и другим типам. С точки зрения практичности, он также изначально поддерживает типы строк, типы срезов (массивы переменной длины), типы словарей, сложные типы, типы ошибок, типы каналов и даже произвольные типы (Interface{}), и очень полезно использовать , удобный. Такие как строки и типы срезов, простота работы почти аналогична Python.

Кроме того, в качестве базового типа данных используется тип error (ошибка), а использование try...catch больше не поддерживается на уровне языка.Это следует расценивать как очень смелое и революционное нововведение, и оно неудивительно, что многие люди жалуются, что язык GO невзрачный. Однако, выходя за рамки традиционной концепции, разработчики ГО считают, что в процессе программирования для обеспечения надежности и стабильности программы очень важна точная обработка исключений, и только после завершения каждой логической обработки четко информировать Вызов верхнего уровня, если есть исключение, и вызов верхнего уровня обрабатывает исключение четко и своевременно, так что надежность и стабильность программы могут быть гарантированы в высокой степени. Хотя это приведет к большому количеству суждений об ошибках в процессе программирования, это, несомненно, повысит бдительность разработчика при обработке исключений. Практика показала, что трудно писать ненадежный код, если он написан строго в стиле, рекомендованном GO. Конечно, предпосылкой является то, что вы не отвергаете его, а признаете.

В поддержке функций с несколькими возвращаемыми значениями нет ничего нового в языках, и Python — одна из них. Разрешение функциям возвращать несколько значений может эффективно упростить программирование в некоторых сценариях. Стиль программирования, рекомендуемый языком GO, заключается в том, что последний параметр, возвращаемый функцией, является типом ошибки (при условии, что в теле логики может возникнуть исключение), поэтому необходимо поддерживать несколько возвращаемых значений на уровне языка. .

Механизм обработки задержки задержки

В языке GO предусмотрено ключевое слово defer, которое можно использовать для указания тела логики, которое необходимо отложить, то есть до возврата тела функции или при возникновении паники. Этот механизм очень удобен для обработки логики post-mortem, например, для предотвращения возможных утечек ресурсов как можно раньше.

Можно сказать, что defer — еще одна очень важная и практичная функция языка после goroutine и channel.Введение defer может в значительной степени упростить программирование, и это более естественно в описании языка, что значительно повышает читабельность кода.

Будучи компилируемым языком со строгой типизацией, Golang, естественно, не так гибок, как язык синтаксического анализа. Как и PHP, например, он слабо типизирован и может напрямую выполнять новые операции над содержимым строковой переменной, что, очевидно, невозможно в компилируемых языках. Однако Golang предоставляет любой тип (interface{}) и мощные возможности отражения типов (reflect). В совокупности гибкость разработки близка к гибкости аналитического языка. С точки зрения динамического вызова логики, реализовать его по-прежнему очень просто. В этом случае, каковы преимущества языка синтаксического анализа, такого как PHP, по сравнению с GO? Лично я пишу PHP почти 10 лет, внедрил фреймворки для разработки, библиотеки базовых классов и различные публичные компоненты.Хотя производительность выполнения недостаточна, эффективности разработки более чем достаточно, и когда я сталкиваюсь с Golang, эти преимущества кажутся быть менее очевидным.

Как появилось в Интернете ERA языка сервера, способность к пользовательским услугам необходима. Go поставляется с высокопроизводительными серверами HTTP / TCP / UDP на уровне языка на основе одновременных CONOTINES, обеспечивают наиболее прямую и эффективную способность поддерживать развитие бизнеса. Для достижения высокой производительности на HTTP-сервере Go Go, требуется только несколько строк кода для завершения, это очень просто.

В языке GO есть набор стандартных спецификаций инженерного менеджмента, и пока разработка проекта ведется в соответствии с этой спецификацией, последующие вещи (такие как управление пакетами, компиляция и т.д.) станут очень простыми.

В проекте GO есть два ключевых каталога: один — это каталог src, который используется для хранения всех исходных файлов .go, а другой — каталог bin, который используется для хранения скомпилированных двоичных файлов. В каталоге src, кроме каталога, в котором находится основной основной пакет, все остальные имена каталогов соответствуют соответствующим именам пакетов в прямом каталоге, иначе компиляция завершится ошибкой. Таким образом, компилятор GO может начать с каталога, в котором расположен основной пакет, полностью использовать структуру каталогов и имя пакета для определения структуры проекта и порядка сборки и избежать введения дополнительного файла Makefile, такого как C++.

В процессе компиляции GO единственное, что нам нужно сделать, — это присвоить путь к проекту GO переменной среды с именем GOPATH, чтобы компилятор знал, где находится компилируемый проект GO. Затем войдите в каталог bin и выполните команду go build {имя каталога, в котором находится основной пакет}, чтобы завершить компиляцию проекта за считанные секунды. Скомпилированный двоичный файл можно отправить в ту же ОС для прямого запуска без каких-либо зависимостей от среды.

Спецификация языка программирования GO на языке принудительной интеграции, например, четко определенное размещение фигурных скобок, строка обязательного пакета не разрешается импортировать, не использовать, не разрешается использовать определенные переменные, чтобы предоставить инструмент gofmt для принудительного форматирования кодов и т. д. . Странно то, что эти программисты также вызвали много недовольства, было опубликовано XX подсчетов языка GO, что не лишено критики спецификации программы. Вы знаете, с точки зрения управления проектами, любая команда разработчиков разработает конкретную спецификацию программирования для определенного языка, тем более, что такие компании, как Google, тем более. Разработчики GO считают, что его спецификация будет написана в документе, а не как принудительная интеграция в язык, который является более прямым, больше использует командную работу и управление проектами.

Практика фреймворка быстрой разработки API

Язык программирования — это инструмент, который говорит нам, что мы можем сделать и как сделать это лучше, и его тоже стоит изучить. В этой части будет представлена среда разработки, реализованная на языке GO, а также несколько общих компонентов. Конечно, фреймворки и общедоступные компоненты, другие языки также могут быть реализованы, и проблема здесь заключается в вопросе стоимости. Кроме того, помимо самого языка GO, мы также надеемся, что вы можете получить некоторые идеи для решения проблем из нескольких представленных компонентов, то есть решить проблему определенным образом, и Неслепое написание кода, в конце концов , только решает проблему в точке. Если вы согласны с этим методом, я считаю, что следующий контент может повлиять на ваш будущий метод разработки проекта и существенно повысить эффективность разработки.

Почему мы выбираем язык GO

Выбор языка GO в основном основывается на двух соображениях.

Производительность исполнения

Сократите время отклика API и решите проблему тайм-аута доступа к пакетным запросам. В бизнес-сценарии Uwork пакетный запрос API часто включает в себя множественные вызовы других сервисов интерфейса.В предыдущем режиме реализации PHP было очень сложно выполнять параллельные вызовы, но последовательная обработка не могла принципиально улучшить производительность обработки. Язык GO отличается.С помощью сопрограммы можно легко реализовать параллельную обработку API, чтобы максимизировать эффективность обработки.

Зависимый высокопроизводительный HTTP-сервер Golang, улучшение пропускной способности системы, увеличивалась с сотен до тысяч миль уровня PHP даже на уровне миллиона.
Эффективность разработки

Язык GO прост в использовании, эффективен в описании кода, унифицирован в стандартах кодирования и быстр в использовании.

С небольшим объемом кода можно добиться стандартизации фреймворка, а бизнес-логику API можно быстро построить с помощью унифицированной спецификации.

Он может быстро создавать различные общие компоненты и общедоступные библиотеки классов, повышать эффективность разработки и обеспечивать массовое производство функций в определенных сценариях.

Когда многие люди изучают новый язык или начинают новый проект, они обычно находят среду с открытым исходным кодом, которая, по их мнению, подходит для начала их пути разработки проекта. В этом нет ничего плохого, но я лично считаю, что нам будет полезнее понять его внутреннюю реализацию. Вы могли заметить, что так называемая структура MVC по существу анализирует путь запроса, а затем направляет на соответствующий контроллер (C) в соответствии с сегментом пути запроса, а затем контроллер далее вызывает логику данных (M), после получения data, визуализировать представление (V) и вернуться к пользователю. Во всем процессе ключевой момент заключается в динамическом вызове логики.

Однако реализация платформы API проще, чем реализация структуры веб-страницы, поскольку она не включает рендеринг представления и требует только возврата результата данных пользователю в виде протокола.

На языке GO очень легко реализовать полноценный фреймворк разработки MVC.При интеграции HTTP-сервера основной код всего фреймворка не будет превышать 300 строк.Из этого можно реально ощутить высокую эффективность описания языка GO (если Если вам интересно, вы можете обратиться к неводу проекта с открытым исходным кодом Uwork).

Некоторые люди также говорят, что в языке GO вообще нет фреймворка, подразумевая, что не нужно вводить сверхмощный фреймворк с открытым исходным кодом, а наоборот, он может усложнить простые вещи.

В фактическом процессе разработки проекта только эффективный язык развития недостаточно. Для дальнейшего расширения эффективности развития необходимо постоянно накапливаться основные библиотеки общедоступных базовых библиотек, поэтому для дальнейшего резюме и повторного использования общей основной логики.

Кроме того, общими компонентами является способность реализовать основные функции массового производства, эффективность разработки будет качественным улучшением. Компонентная модель разработки поможет нам решить проблему возможности апгрейда с точки на поверхность. Следующие основные моменты реализуют несколько общих компонентов, и их присутствие действительно может повысить производительность труда программиста. Эти общие компоненты для мощной реализации в Golang не сложны. В то же время, в сочетании с возможностью параллельной обработки Golang, по сравнению с версией реализации PHP, эффективность выполнения будет качественным улучшением. Это идеальное сочетание компонентов и эффективности языка.

Компонент общего списка используется в сценариях запроса данных всех возможных двумерных источников данных (таких как MySQL/MongoDB/ES и т. д.) и решает проблему запроса данных с одной стороны. При разработке проекта Uwork он широко используется для реализации массового производства интерфейса запросов данных и списка запросов страниц. Он использует файл конфигурации JSON в качестве центра для реализации запроса к общему источнику данных и автоматически возвращает результат запроса пользователю в виде API или страницы. Во всем процессе почти нет разработки кода, и единственное, что нужно сделать, это написать файлы конфигурации (не код) с единой спецификацией, которая действительно реализует функциональное массовое производство требований к данным запроса.

Выше приведен процесс построения компонента списка общего назначения. Создание такого мощного компонента общего назначения вызовет ли у людей ощущение недосягаемости? На самом деле это не так, пока весь процесс прояснен и идеи построения интегрированы в Golang, это не сложно. В нашем проекте реализация всего компонента решила ряд проблем с запросами данных с менее чем 700 строками кода Go. Кроме того, благодаря параллельной функции Golang реализовано параллельное выполнение полевых процессоров, что еще больше повышает эффективность выполнения компонентов. Можно сказать, что слияние списков общего назначения и Golang — это идеальное сочетание производительности и эффективности.

Сборки общей формы в основном используются для увеличения, удаления и изменения базы данных. Компонент также имеет широкий спектр приложений в разработке проектов UWORK, похожих на обычные списки, с файлом конфигурации JSON, для выполнения увеличения, удаления и изменения данных таблицы данных. В частности, недавно завершенная платформа управления SDB частичного уровня, благодаря общей форме, достигается обслуживание данных для всей системы, и бизнес не имеет кодового производства бизнеса.

Вышеуказанное является полным процессом конструкции общей формы, а также для реализации этого компонента, мы использовали менее 1000 строк Code Code для решения проблемы поддержания всей таблицы данных.

Сам язык GO поддерживает параллелизм сопрограмм, которые очень легковесны и могут быстро запускать тысячи рабочих единиц сопрограмм. Если количество задач сопрограммы не контролируется должным образом, конечный результат, скорее всего, будет контрпродуктивным, вызывая ненужную нагрузку на внешние или собственные службы. Пул сопрограмм может в определенной степени контролировать количество исполнительных единиц и обеспечивать безопасность выполнения. Реализовать такой пул сопрограмм в Golang очень просто, нужно лишь немного инкапсулировать канал и горутину, и все готово, весь процесс построения занимает менее 80 строк кода.

В процессе разработки API проверка данных всегда является обязательной частью. Если это простая проверка данных, может быть выполнено несколько строк кода, но при сложной проверке данных очень вероятно, что сотни строк кода могут быть не выполнены, особенно при рекурсивной проверке данных. кошмарный сон.

Компонент проверки данных может использовать метод настройки шаблона данных для выполнения общей проверки с использованием определенной логики. Разработчику нужно только настроить соответствующий шаблон данных и сделать простой вызов, чтобы завершить весь процесс проверки. Для такого универсального компонента проверки данных вся конструкция выполняется на языке GO с менее чем 700 строками кода.

резюме

В реальном процессе разработки проекта самым большим улучшением эффективности разработки, несомненно, являются возможности общедоступных компонентов, которые соответствуют бизнес-сценарию системы.Это также оправдывает предложение Роба Пайка (меньше значит меньше, меньше значит больше), сконфигурирована реальная высокая эффективность разработки, и не нужно писать слишком много кода или даже вообще не писать код, чтобы завершить реализацию логики, и этот метод также оптимален для последующих затрат на обслуживание, поскольку он обеспечивает высокую степень унификации.

Go Язык, чтобы описать эффективность сомнений, для достижения всех общих компонентов, не более 1000 строк кода, чтобы решить проблему на лице.

(Часть приведенного выше кода была предоставлена в неводе проекта Uwork с открытым исходным кодом)

Оценка эффективности

Описание среды стресс-теста:

Служба работающей машины: один неработающий B6, 24-ядерный процессор, 64 ГБ памяти.
Среда PHP API: Nginx+PHP-FPM, CI framework. Среди них Nginx запускает 10 подпроцессов, каждый подпроцесс получает максимум 1024 соединения, а php-fpm использует статический режим для запуска 2000 резидентных подпроцессов.
Среда Golang API: используйте go1.8.6 для компиляции, напрямую подтяните процесс Golang API Server (HttpServer), независимо от настройки.
Запрос клиента на инициацию тестовой программы: Golang подготовлен с использованием сопрограммы, параллельно работающей на другом отдельном бездействующем B6, 24-ядерном процессоре, 64G памяти, последовательно на разных уровнях 1-2000 (одновременные шаги 50), параллелизм 20 000 раз по каждому запросу.

Сравнение результатов стресс-тестов

В структуре Golang API, когда количество параллелизма > 50, число запросов в секунду при обработке колеблется около 6,5 Вт/с. Производительность стабильна, во время стресс-теста ошибок не зарегистрировано.

Nginx+php-fpm выводит только exit('ok') в index.php, когда число параллелизма > 50, скорость обработки QPS колеблется около 1 Вт/с. Производительность стабильна, во время стресс-теста ошибок не зарегистрировано.

Во фреймворке Nginx+php-fpm+CI логика выполняется до конкретной точки бизнес-логики и выводится выход («ok») При числе параллелизма > 50 скорость обработки QPS колеблется в районе 750/с. И производительность нестабильна, и количество ошибок увеличивается по мере увеличения количества параллелизма во время стресс-теста.

В ходе стресс-теста можно обнаружить, что нет никакого сравнения между Golang и PHP с точки зрения производительности выполнения; в то время как структура HTTP API, реализованная Golang, производительность QPS на одной машине достигает 6,5 Вт / с без нагрузки, что является все еще очень удовлетворительно.

На что обратить внимание при разработке

Ниже приведены некоторые проблемы, встречающиеся в фактическом процессе разработки, только для справки:

Обработка исключений единообразно использует ошибку, не используйте panic/recover для имитации throw...catch, я сделал это сначала, но позже обнаружил, что это совершенно самодовольно.
Нативная ошибка слишком проста, а в реальном процессе разработки API разные исключения должны сопровождаться разными кодами возврата, исходя из этого необходимо заново инкапсулировать ошибку.
Любой исполнитель логики сопрограммы должен иметь обработку восстановления исключения defer recovery() в самом начале логики, иначе паника, возникающая в горутине, приведет к падению всего процесса, и необходимо избежать некоторых логических ошибок, вызывающих глобальные последствия .
В Golang операции над переменными (кроме типов chan) не являются потокобезопасными, включая базовые типы, такие как int, поэтому вы должны учитывать блокировку при одновременной работе с глобальными переменными, особенно при параллельных операциях с картами.
Все приобретения значений ключа карты должны судить о существовании.Лучше всего единообразно инкапсулировать подобные операции, чтобы избежать ненужных исключений во время выполнения.
Определение типа среза данных, заданная длина возможна, чтобы избежать ненужных внутренних данных реорганизации.