go语言简介和特性

一、简介

1、为什么学习go语言

Go 语言是一门新生语言，从其出现就备受大家的喜爱，在Go语言出现之前，开发者们总是面临非常艰难的抉择，究竟是使用执行速度快但是编译速度并不理想的语言（如：C++），还是使用编译速度较快但执行效率不佳的语言（如：.NET、Java），或者说开发难度较低但执行速度一般的动态语言呢？显然，Go语言在这 3 个条件之间做到了最佳的平衡：快速编译，高效执行，易于开发。

Go语言支持交叉编译，比如说你可以在运行 Linux 系统的计算机上开发可以在 Windows 上运行的应用程序。这是第一门完全支持 UTF-8 的编程语言，这不仅体现在它可以处理使用 UTF-8 编码的字符串，就连它的源码文件格式都是使用的 UTF-8 编码。Go语言做到了真正的国际化！

2、Go 是编译型语言

Go 使用编译器来编译代码。编译器将源代码编译成二进制（或字节码）格式；在编译代码时，编译器检查错误、优化性能并输出可在不同平台上运行的二进制文件。要创建并运行 Go 程序，程序员必须执行如下步骤。

1. 使用文本编辑器创建 Go 程序；
2. 保存文件；
3. 编译程序；
4. 运行编译得到的可执行文件。

这不同于 Python、Ruby 和 JavaScript 等语言，它们不包含编译步骤。Go 自带了编译器，因此无须单独安装编译器。

3、Go语言创始人

对语言进行评估时，明白设计者的动机以及语言要解决的问题很重要。Go语言出自 Ken Thompson 和 Rob Pike、Robert Griesemer 之手，他们都是计算机科学领域的重量级人物。

1) Ken Thompson

贝尔实验室 Unix 团队成员，C语言、Unix 和 Plan 9 的创始人之一，在 20 世纪 70 年代，设计并实现了最初的 UNIX 操作系统，仅从这一点说，他对计算机科学的贡献怎么强调都不过分。他还与 Rob Pike 合作设计了 UTF-8 编码方案。

2) Rob Pike

Go语言项目总负责人，贝尔实验室 Unix 团队成员，除帮助设计 UTF-8 外，还帮助开发了分布式多用户操作系统 Plan 9、Inferno 操作系统和 Limbo 编程语言，并与人合著了《The Unix Programming Environment》，对 UNIX 的设计理念做了正统的阐述。

3) Robert Griesemer

就职于 Google，参与开发 Java HotSpot 虚拟机，对语言设计有深入的认识，并负责 Chrome 浏览器和 Node.js 使用的 Google V8 JavaScript 引擎的代码生成部分。

这些计算机科学领城的重量级人物设计Go语言的初衷是满足 Google 的需求。设计此语言花费了两年的时间，融入了整个团队多年的经验及对编程语言设计的深入认识。设计团队借鉴了 Pascal、Oberon 和C语言的设计智慧，同时让Go语言具备动态语言的便利性。因此，Go语言体现了经验丰富的计算机科学家的语言设计理念，是为全球最大的互联网公司之一设计的。

Go语言的所有设计者都说，设计Go语言是因为 C++ 给他们带来了挫败感。在 Google I/O 2012 的 Go 设计小组见面会上，Rob Pike 是这样说的：

我们做了大量的 C++ 开发，厌烦了等待编译完成，尽管这是玩笑，但在很大程度上来说也是事实。

4、go语言吉祥物

Go语言有一个吉祥物，在会议、文档页面和博文中，大多会包含下图所示的 Go Gopher，这是才华横溢的插画家 Renee French 设计的，她也是 Go 设计者之一 Rob Pike 的妻子。
 

 

 二、go语言项目

Go语言从发布 1.0 版本以来备受众多开发者关注并得到广泛使用，Go语言的简单、高效、并发特性吸引了众多传统语言开发者的加入，而且人数越来越多。

使用Go语言开发的开源项目非常多。早期的Go语言开源项目只是通过Go语言与传统项目进行C语言库绑定实现，例如 Qt、Sqlite 等；后期的很多项目都使用Go语言进行重新原生实现，这个过程相对于其他语言要简单一些，这也促成了大量使用Go语言原生开发项目的出现。

下面列举的是原生使用Go语言进行开发的部分项目。

1) Docker

Docker 是一种操作系统层面的虚拟化技术，可以在操作系统和应用程序之间进行隔离，也可以称之为容器。Docker 可以在一台物理服务器上快速运行一个或多个实例。例如，启动一个 CentOS 操作系统，并在其内部命令行执行指令后结束，整个过程就像自己在操作系统一样高效。

项目链接：GitHub - moby/moby: Moby Project - a collaborative project for the container ecosystem to assemble container-based systems

2) Go语言

Go语言自己的早期源码使用C语言和汇编语言写成。从 Go 1.5 版本后，完全使用Go语言自身进行编写。Go语言的源码对了解Go语言的底层调度有极大的参考意义，建议希望对Go语言有深入了解的读者读一读。

项目链接：GitHub - golang/go: The Go programming language

3) Kubernetes

Google 公司开发的构建于 Docker 之上的容器调度服务，用户可以通过 Kubernetes 集群进行云端容器集群管理。系统会自动选取合适的工作节点来执行具体的容器集群调度处理工作。其核心概念是 Container Pod（容器仓）。

项目链接：GitHub - kubernetes/kubernetes: Production-Grade Container Scheduling and Management

4) etcd

一款分布式、可靠的 KV 存储系统，可以快速进行云配置。由 CoreOS 开发并维护键值存储系统，它使用Go语言编写，并通过 Raft 一致性算法处理日志复制以保证强一致性。

项目链接：GitHub - etcd-io/etcd: Distributed reliable key-value store for the most critical data of a distributed system

5) beego

beego 是一个类似 Python 的 Tornado 框架，采用了 RESTFul 的设计思路，使用Go语言编写的一个极轻量级、高可伸缩性和高性能的 Web 应用框架。

项目链接：GitHub - astaxie/beego: beego is an open-source, high-performance web framework for the Go programming language.

6) martini

一款快速构建模块化的 Web 应用的Go语言框架。

项目链接：GitHub - go-martini/martini: Classy web framework for Go

7) codis

国产的优秀分布式 Redis 解决方案。可以将 codis 理解成为 Web 服务领域的 Nginx，它实现了对 Redis 的反向代理和负载均衡。

项目链接：GitHub - CodisLabs/codis: Proxy based Redis cluster solution supporting pipeline and scaling dynamically

8) delve

Go语言强大的调试器，被很多集成环境和编辑器整合。

项目链接：GitHub - derekparker/delve: Delve is a debugger for the Go programming language.

三、使用go语言 的公司

Go语言是谷歌在 2009 年发布的一款编程语言，自面世以来它以高效的开发效率和完美的运行速度迅速风靡全球，被誉为“21 世纪的C语言”。

现在越来越多的公司开始使用Go语言开发自己的服务，同时也诞生了很多使用Go语言开发的服务和应用，比如 Docker、k8s 等，下面我们来看一下，有哪些大公司在使用Go语言。

1) Google

作为创造了Go语言的 google 公司，当然会力挺Go语言了。Google 有很多基于 Go 开发的开源项目，比如 kubernets，docker，大家可以参考《哪些项目使用Go语言开发》一节了解更多的Go语言开源项目。

2) Facebook

Facebook 也在使用Go语言，为此他们还专门在 Github 上建立了一个开源组织 facebookgo。大家可以通过 https://github.com/facebookgo 访问查看 facebook 开源的项目，其中最具代表性的就是著名平滑重启工具 grace。

3) 腾讯

腾讯在 15 年就已经做了 Docker 万台规模的实践。因为腾讯主要的开发语言是 C/C++ ，所以在使用Go语言方面会方便很多，也有很多优势，不过日积月累的 C/C++ 代码很难改造，也不敢动，所以主要在新业务上尝试使用 Go。

4) 百度

百度主要在运维方面使用到了Go语言，比如百度运维的一个 BFE 项目，主要负责前端流量的接入，其次就是百度消息通讯系统的服务器端也使用到了Go语言。

5) 七牛云

七牛云算是国内第一家选Go语言做服务端的公司。早在 2011 年，当Go语言的语法还没完全稳定下来的情况下，七牛云就已经选择将 Go 作为存储服务端的主体语言。

6) 京东

京东云消息推送系统、云存储，以及京东商城的列表页等都是使用Go语言开发的。

7) 小米

小米对Go语言的支持，在于运维监控系统的开源，它的官方网址是 Open-Falcon - Monitoring system & time series database。此外，小米互娱、小米商城、小米视频、小米生态链等团队都在使用Go语言。

8) 360

360 对Go语言的使用也不少，比如开源的日志搜索系统 Poseidon，大家可以通过 https://github.com/Qihoo360/poseidon 查看，还有 360 的推送团队也在使用Go语言。

除了上面提到的，还有很多公司开始尝试使用Go语言，比如美团、滴滴、新浪等。

Go语言的强项在于它适合用来开发网络并发方面的服务，比如消息推送

四、go语言特性

1、语法简单

Go语言语法简单易懂，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”。互联网的短、频、快特性在Go语言中体现得淋漓尽致。一个熟练的开发者只需要短短的一周时间就可以从学习阶段转到开发阶段，并完成一个高并发的服务器开发。

Go语言是 Google 公司开发的一种静态型、编译型并自带垃圾回收和并发的编程语言。所以它是一门类型安全的语言，加上通过构建到本地代码，程序的执行速度也非常快。

Go语言的主要目标是将静态语言的安全性和高效性与动态语言的易开发性进行有机结合，达到完美平衡，从而使编程变得更加有乐趣，而不是在艰难抉择中痛苦前行。

Go语言在拥有一些动态语言的特性的同时，其语法风格类似于C语言。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。因此，Go语言上手非常容易。

很多读者表示自己是在看了介绍后才开始了解这门语言的，他们一般也会使用两到三门编程语言。Go语言对于他们来说，也就是一到两天的熟悉过程，之后就可以开始使用Go语言解决具体问题了，大约一周左右已经可以使用Go语言完成既定的任务了。

Go语言这种从零开始使用到解决问题的速度，在其他语言中是完全不可想象的。学过 C++ 的朋友都知道，一到两年大强度的理论学习和实战操练也只能学到这门语言的皮毛，以及知道一些基本的避免错误的方法。

举几个简单的语法变化

去掉循环冗余括号

Go语言在众多大师的丰富实战经验的基础上诞生，去除了C语言语法中一些冗余、烦琐的部分。下面的代码是C语言的数值循环：

// C语言的for数值循环
for(int a = 0;a<10;a++){
    // 循环代码
}

在Go语言中，这样的循环变为：

for a := 0;a<10;a++{
    // 循环代码
}

for 两边的括号被去掉，int 声明被简化为:=，直接通过编译器右值推导获得 a 的变量类型并声明。

去掉表达式冗余括号

同样的简化也可以在判断语句中体现出来，以下是C语言的判断语句：

if (表达式){
    // 表达式成立
}

在Go语言中，无须添加表达式括号，代码如下：

if 表达式{
    // 表达式成立
}

强制的代码风格

Go语言中，左括号必须紧接着语句不换行。其他样式的括号将被视为代码编译错误。这个特性刚开始会使开发者有一些不习惯，但随着对Go语言的不断熟悉，开发者就会发现风格统一让大家在阅读代码时把注意力集中到了解决问题上，而不是代码风格上。

同时Go语言也提供了一套格式化工具。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对代码进行格式化，让代码提交时已经是统一格式的代码。

不再纠结于 i++ 和 ++i

在Go语言中，自增操作符不再是一个操作符，而是一个语句。因此，在Go语言中自增只有一种写法：

i++

如果写成前置自增++i，或者赋值后自增a=i++都将导致编译错误。

2、Go语言工程结构简单

Go语言的源码无须头文件，编译的文件都来自于后缀名为.go的源码文件。

Go语言无须解决方案、工程文件和 Make File，只要将工程文件按照 GOPATH 的规则进行填充，即可使用 go build/go install 进行编译，编译完成的二进制可执行文件统一放在 bin 文件夹下。

后面的章节会介绍 GOPATH 及 go build/go install 的详细使用方法。

3、Go语言编译速度快

Go语言可以利用自己的特性实现并发编译，并发编译的最小元素是包。从 Go 1.9 版本开始，最小并发编译元素缩小到函数，整体编译速度提高了 20%。

另外，Go语言语法简单，具有严谨的工程结构设计、没有头文件、不允许包的交叉依赖等规则，在很大程度上加速了编译的过程。

4、Go语言标准库强大

在Go语言的安装文件里包含了一些可以直接使用的包，即标准库。Go语言的标准库（通常被称为语言自带的电池），提供了清晰的构建模块和公共接口，包含 I/O 操作、文本处理、图像、密码学、网络和分布式应用程序等，并支持许多标准化的文件格式和编解码协议。

在 Windows 下，标准库的位置在Go语言根目录下的子目录 pkg\windows_amd64 中；在 Linux 下，标准库在Go语言根目录下的子目录 pkg\linux_amd64 中（如果是安装的是 32 位，则在 linux_386 目录中）。一般情况下，标准包会存放在 $GOROOT/pkg/$GOOS_$GOARCH/ 目录下。

Go语言的编译器也是标准库的一部分，通过词法器扫描源码，使用语法树获得源码逻辑分支等。Go语言的周边工具也是建立在这些标准库上。在标准库上可以完成几乎大部分的需求。

Go语言的标准库以包的方式提供支持，下表列出了Go语言标准库中常见的包及其功能。
 

Go语言标准库常用的包及功能

Go语言标准库包名	功  能
bufio	带缓冲的 I/O 操作
bytes	实现字节操作
container	封装堆、列表和环形列表等容器
crypto	加密算法
database	数据库驱动和接口
debug	各种调试文件格式访问及调试功能
encoding	常见算法如 JSON、XML、Base64 等
flag	命令行解析
fmt	格式化操作
go	Go语言的词法、语法树、类型等。可通过这个包进行代码信息提取和修改
html	HTML 转义及模板系统
image	常见图形格式的访问及生成
io	实现 I/O 原始访问接口及访问封装
math	数学库
net	网络库，支持 Socket、HTTP、邮件、RPC、SMTP 等
os	操作系统平台不依赖平台操作封装
path	兼容各操作系统的路径操作实用函数
plugin	Go 1.7 加入的插件系统。支持将代码编译为插件，按需加载
reflect	语言反射支持。可以动态获得代码中的类型信息，获取和修改变量的值
regexp	正则表达式封装
runtime	运行时接口
sort	排序接口
strings	字符串转换、解析及实用函数
time	时间接口
text	文本模板及 Token 词法器

当然，优秀第三方资源也是语言生态圈的重要组成部分。近年来崛起的几门语言中，Go 算是独树一帜，大批优秀作品频繁涌现，这也给我们学习 Go 提供了很好的参照。

5、go性能

根据 Go 开发团队和基本的算法测试，Go语言与C语言的性能差距大概在 10%~20% 之间。虽然没有官方的性能标准，但是与其它各个语言相比已经拥有非常出色的表现。

时下流行的语言大都是运行在虚拟机上，如：Java 和 Scala 使用的 JVM，C# 和 VB.NET 使用的 .NET CLR。尽管虚拟机的性能已经有了很大的提升，但任何使用 JIT 编译器和脚本语言解释器的编程语言（Ruby、Python、Perl 和 JavaScript）在 C 和 C++ 的绝对优势下甚至都无法在性能上望其项背。

这里以国外的一个编程语言性能测试网站 http://benchmarksgame.alioth.debian.org/ 为测试基准和数据源。这个网站可以对常见的编程语言进行性能比较，网站使用都是最新的语言版本和常见的一些算法。

通过对 C(gcc)、C++、Java、JavaScript 和Go语言的测试。性能比较如下表所示，表中数据的单位为秒，数值越小表明运行性能越好。
 

常见编程语言的运行性能比较

编程语言↓ / 测试用例→	reverse-complement	pidigits	fannkuch-redux	fasta	spectral-norm	n-body	k-nucleotide	mandelbrot	binary-trees	regex-redux
C语言	0.42	1.73	8.97	1.33	1.99	9.96	5.38	1.65	2.38	1.45
C++	0.6	1.89	10.35	1.48	1.99	9.31	7.18	1.73	2.36	17.14
Go	0.49	2.02	14.49	2.17	3.96	21.47	14.79	5.46	35.18	29.29
Java	1.13	3.12	15.09	2.32	4.25	22.56	8.38	6.08	8.58	10.38
JavaScript	4.3	N/A	81.49	9.79	16.17	28.74	66.07	19.04	53.64	4.44

通过上表可以看出，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。

6、go语言和并发

在早期 CPU 都是以单核的形式顺序执行机器指令。Go语言的祖先C语言正是这种顺序编程语言的代表。顺序编程语言中的顺序是指：所有的指令都是以串行的方式执行，在相同的时刻有且仅有一个 CPU 在顺序执行程序的指令。

随着处理器技术的发展，单核时代以提升处理器频率来提高运行效率的方式遇到了瓶颈，单核 CPU 发展的停滞，给多核 CPU 的发展带来了机遇。相应地，编程语言也开始逐步向并行化的方向发展。

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。

作为程序员，要开发出能充分利用硬件资源的应用程序是一件很难的事情。现代计算机都拥有多个核，但是大部分编程语言都没有有效的工具让程序可以轻易利用这些资源。编程时需要写大量的线程同步代码来利用多个核，很容易导致错误。

Go语言正是在多核和网络化的时代背景下诞生的原生支持并发的编程语言。Go语言从底层原生支持并发，无须第三方库，开发人员可以很轻松地在编写程序时决定怎么使用 CPU 资源。

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。