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Go 1.12中值得关注的几个变化

Go team如期在2月末发布了Go 1.12版本。从Go 1.12的Release Notes粗略来看,这个版本相较于之前增加了go modules机制WebAssembly支持Go 1.11,变化略“小”。这也给下一个Go 1.13版本预留了足够的“惊喜”空间:)。从目前的plan来看,Go 1.13很可能落地的包括:Go2的几个proposals:Go 2 number literals, error valuessigned shift counts等,以及优化版Escape Analysis等。

言归正传,我们来看看Go 1.12版本中值得我们关注的几个变化。

一. Go 1.12的可移植性

Go 1.12一如既往的保持了Go1兼容性规范,使用Go 1.12编译以往编写的遗留代码,理论上都可以编译通过并正常运行起来。这是很难得的,尤其是在”Go2″有关proposal逐步落地的“时间节点”,想必Go team为了保持Go1付出了不少额外的努力。

Go语言具有超强的可移植性。在Go 1.12中,Go又增加了对aix/ppc64、windows/arm的支持,我们可以在运行于树莓派3的Windows 10 IoT Core上运行Go程序了。

但是对于一些较老的平台系统,Go也不想背上较重的包袱。Go也在逐渐“放弃”一些老版本的系统,比如Go 1.12是最后一个支持macOS 10.10、FreeBSD 10.x的版本。在我的一台Mac 10.9.2的老机器上运行go 1.12将会得到下面错误:

$./go version
dyld: Symbol not found: _unlinkat
  Referenced from: /Users/tony/.bin/go1.12/bin/./go
  Expected in: flat namespace

[1]    2403 trace trap  ./go version

二. Go modules机制的优化

1. GO111MODULE=on时,获取go module不再显式需要go.mod

用过Go 1.11 go module机制的童鞋可能都遇到过这个问题,那就是在GO111MODULE=on的情况下(非GOPATH路径),我要go get某个package时,如果compiler没有在适当位置找到go.mod,就会提示如下错误:

//go 1.11.2

# go get github.com/bigwhite/gocmpp
go: cannot find main module; see 'go help modules'

或

# go get github.com/bigwhite/gocmpp
go: cannot determine module path for source directory /Users/tony/test/go (outside GOPATH, no import comments)

这显然非常不方便。为了go get 一个package,我还需要显式地创建一个go.mod文件。在Go 1.12版本中,这个问题被优化掉了。

//go 1.12

# go get github.com/bigwhite/gocmpp
go: finding github.com/bigwhite/gocmpp latest
go: finding golang.org/x/text/encoding/unicode latest
go: finding golang.org/x/text/transform latest
go: finding golang.org/x/text/encoding/simplifiedchinese latest
go: finding golang.org/x/text/encoding latest
go: downloading golang.org/x/text v0.3.0
go: extracting golang.org/x/text v0.3.0

其他在go 1.11.x中对go.mod显式依赖的命令,诸如go list、go mod download也在Go 1.12版本中和go get一样不再显式依赖go.mod。

并且在Go 1.12中go module的下载、解压操作支持并发进行,前提是go module的Cache路径:$GOPATH/pkg/mod必须在一个支持file locking的文件系统中。

2. go.mod中增加go指示字段(go directive)

go 1.12版本在go.mod文件中增加了一个go version的指示字段,用于指示该module内源码所使用的 go版本。使用go 1.12创建的go.mod类似下面这样:

# go mod init github.com/bigwhite/test
go: creating new go.mod: module github.com/bigwhite/test
# cat go.mod
module github.com/bigwhite/test

go 1.12

按照release notes中的说法,如果go.mod中go指示器指示的版本高于你使用的go tool链版本,那么go也会尝试继续编译。如果编译成功了,那也是ok的。但是如果编译失败,那么会提示:module编译需要更新版本的go tool链。

我们使用go 1.11.4版本go compiler编译下面的上面github.com/bigwhite/test module的代码:

// main.go

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    fmt.Println("go world")
}

# go build main.go
# ./main
go world

我们看到,虽然go tool chain版本是1.11.4,低于go.mod中的go 1.12,但go 1.11.4仍然尝试继续编译代码,并且顺利通过。

如果我们将代码“故意”修改为下面这样:

//main.go

package main

import (
        "fmt"
)

func main() {
        fmt.Printl("go world") // 这里我们故意将Println写成Printl
}

再用go 1.11.4编译这段代码:

# go build main.go
# command-line-arguments
./main.go:8:2: undefined: fmt.Printl
note: module requires Go 1.12

我们看到go 1.11.4 compiler提示“需要go 1.12″版本编译器。从这里我们看出,我们可以使用go指示器用作module最低version约束的标识。在没有go指示器时,我们只能在文档上显式增加这种约束的描述。

不过,这里有一个小插曲,那就是这种不管go.mod中go版本号是多少,仍然尝试继续编译的机制仅适用于go 1.11.4以及后续高版本。从引入go module的go 1.11到go 1.11.3目前都还不支持这种机制,如果用go 1.11.3尝试编译以下上面的代码,会得到如下结果:

# go build main.go
go build command-line-arguments: module requires Go 1.12

go 1.11.3不会继续尝试编译,而是在对比当前go tool chain版本与go.mod中go指示器的version后,给出了错误的提示并退出。

如果非要使用低于go 1.11.4版本的编译器去编译的话,我们可以使用go 1.12工具链的go mod edit -go命令来修改一下go.mod中的版本为go 1.11。然后再用go 1.11.4以下的版本去编译:

# go mod edit -go=1.11
# cat go.mod
module github.com/bigwhite/test

go 1.11

# go build main.go  //使用go 1.11.3编译器

这样,我们就可用go 1.11~go 1.11.3正常编译源码了。

三. 对binary-only package的最后支持

我在2015的一篇文章 《理解Golang包导入》中提及到Go的编译对源码的依赖性。对于开源工程中的包,这完全不是问题。但是对于一些商业公司而言,源码是公司资产,是不能作为交付物提供给买方的。为此,Go team在Go 1.7中增加了对binary-only package的机制。

所谓”binary-only package”就是允许开发人员发布不包含源码的二进制形式的package,并且可直接基于该二进制package进行编译。比如下面这个例子:

// 创建二进制package

# cat $GOPATH/src/github.com/bigwhite/foo.go
package foo

import "fmt"

func HelloGo() {
    fmt.Println("Hello,Go")
}

# go build -o  $GOPATH/pkg/linux_amd64/github.com/bigwhite/foo.a

# ls $GOPATH/pkg/linux_amd64/github.com/bigwhite/foo.a
/root/.go/pkg/linux_amd64/github.com/bigwhite/foo.a

# mkdir temp
# mv foo.go temp

# touch foo.go

# cat foo.go

//go:binary-only-package

package foo

import "fmt"

# cd $GOPATH

# zip -r foo-binary.zip src/github.com/bigwhite/foo/foo.go pkg/linux_amd64/github.com/bigwhite/foo.a
updating: pkg/linux_amd64/github.com/bigwhite/foo.a (deflated 42%)
  adding: src/github.com/bigwhite/foo/foo.go (deflated 11%)

我们将foo-binary.zip发布到目标机器上后,进行如下操作:

# unzip foo-binary.zip -d $GOPATH/
Archive:  foo-binary.zip
  inflating: /root/.go/pkg/linux_amd64/github.com/bigwhite/foo.a
  inflating: /root/.go/src/github.com/bigwhite/foo/foo.go

接下来,我们就基于二进制的foo.a来编译依赖它的包:

//$GOPATH/src/bar.go

package main

import "github.com/bigwhite/foo"

func main() {
        foo.HelloGo()
}

# go build -o bar bar.go
# ./bar
Hello,Go

但是经过几个版本的迭代,Go team发现:对binary-only package越来越难以提供安全支持,无法保证binary-only package的编译使用的是与最终链接时相同的依赖版本,这很可能会造成因内存问题而导致的崩溃。并且经过调查,似乎用binary-only package的gopher并不多,并且gopher可以使用plugin、shared library、c-shared library等来替代binary-only package,以避免源码分发。于是Go 1.12版本将成为支持binary-only package的最后版本。

四. 运行时与标准库

经过Go 1.5~Go 1.10对运行时,尤其是GC的大幅优化和改善后,Go 1.11、Go 1.12对运行时的改善相比之下都是小幅度的。

在Go 1.12中,一次GC后的内存分配延迟得以改善,这得益于在大量heap依然存在时清理性能的提升。运行时也会更加积极地将释放的内存归还给操作系统,以应对大块内存分配无法重用已存在的堆空间的问题。在linux上,运行时使用MADV_FREE释放未使用的内存,这更为高效,操作系统内核可以在需要时重用这些内存。

在多CPU的机器上,运行时的timer和deadline代码运行性能更高了,这对于提升网络连接的deadline性能大有裨益。

标准库最大的改变应该算是对TLS 1.3的支持了。不过默认不开启。Go 1.13中将成为默认开启功能。大多数涉及TLS的代码无需修改,使用Go 1.12重新编译后即可无缝支持TLS 1.3。

另一个”有趣“的变化是syscall包增加了Syscall18,依据syscall包中函数名字惯例,Syscall18支持最多传入18个参数,这个函数的引入是为了Windows准备的。现在少有程序员会设计包含10多个参数的函数或方法了,这估计也是为了满足Windows中“遗留代码”的需求。

五. 工具链及其他

1. go安装包中移除go tour

go tour被从go的安装包中移除了,Go的安装包从go 1.4.x开始到go 1.11.x变得日益“庞大”:以linux/amd64的tar.gz包为例,变化趋势如下:

go 1.4.3:  53MB
go 1.5.4:  76MB
go 1.6.4:  83MB
go 1.7.6:  80MB
go 1.8.7:  96MB
go 1.9.7:  113MB
go 1.10.8: 97MB
go 1.11.5: 134MB
go 1.12:   121MB

后续预计会有更多的非核心功能将会从go安装包中移除来对Go安装包进行瘦身,即便不能瘦身,也至少要保持在现有的size水平上。

本次go tour被挪到:golang.org/x/tour中了,gopher们可单独安装tour:

# go get -u golang.org/x/tour

# tour //启动tour

Go 1.12也是godoc作为web server被内置在Go安装包的最后一个版本,在Go 1.13中该工具也会被从安装包中剔除,如有需要,可像go tour一样通过go get来单独安装。

2. Build cache成为必需

build cache在Go 1.10被引入以加快Go包编译构建速度,但是在Go 1.10和Go 1.11中都可以使用GOCACHE=off关闭build cache机制。但是在Go 1.12中build cache成为必需。如果设置GOCACHE=off,那么编译器将报错:

# GOCACHE=off  go build github.com/bigwhite/gocmpp
build cache is disabled by GOCACHE=off, but required as of Go 1.12

3. Go compiler支持-lang flag

Go compiler支持-lang flag,可以指示编译过程使用哪个版本的Go语法(注意不包括标准库变化等,仅限于语言自身语法)。比如:

//main.go

package main

import "fmt"

type Int = int

func main() {
        var a Int = 5
        fmt.Println(a)
}

# go run main.go
5

上面是一个使用了Go 1.9才引入的type alias语法的Go代码,我们使用Go 1.12可以正常编译运行它。但是如果我使用-lang flag,指定使用go1.8语法编译该代码,我们会得到如下错误提示:

# go build  -gcflags "-lang=go1.8" main.go
# command-line-arguments
./main.go:5:6: type aliases only supported as of -lang=go1.9

换成-lang=go1.9就会得到正确结果:

# go build  -gcflags "-lang=go1.9" main.go
# ./main
5


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buildc 0.2.0版本发布

buildc的演进先后经历了构建管理安装包工程管理两个阶段。其中buildc的构建管理功能在项目中应用较早,目前相对稳定可靠。但其支持的安装包工程是直到最近才被大家所正式使用的。不出意料,大家在使用过程发现了一些问题,于是我们也是边用边改。

目前一个setup工程一般具有类似如下源码组织结构:

distributions/
setup.cfg
src/
    – README
    – app/
    – conf/
    – deps/
    – layout.cfg
    – others/
    – scripts/
    – setup.py

按照最初的设计,deps目录下会存放一些目标程序运行时依赖的库、工具等。但就一些细节并未考虑清楚,比如如果一个程序需要在两个平台(linux和solaris)上运行,那deps下的依赖库应该如何存放?

就这个问题一线的人员在设计setup工程时采用的策略是将某个库的所有平台版本都手工放到deps下,以instantclient这个oracle的客户端库来说,就形成了如下结构:

deps/
    – instantclient/
        – 10.2.0.5.0/
            – x86_64_linux/
                – lib/
            – x86_64_solaris/
                – lib/

这样一来安装包制作完后size非常的大,不便于存储和传输。另外手工copy依赖库显然不够专业。打包过程是buildc来完成的,而buildc是拥 有全部依赖库的存储位置、版本等信息的。于是我们就这个问题做了改进,让buildc 0.2.0支持将依赖的第三方库根据目标程序运行平台类别自动打包到最终的安装包中。

也就是说,如果你是为x86-64 linux平台做的安装包,最终安装包中的目录结构会是:

deps/
    – instantclient/
        – 10.2.0.5.0/
            – x86_64_linux/
                – lib/

而这一切仅需通过配置完成。在setup工程顶层目录的setup.cfg文件中,我们增加了一个新配置项,用于描述目标程序运行时依赖哪些第三方库,这些库将被打包到安装包中,并部署到目标主机上去。

配置的格式如下:

dependences = [
    ("instantclient", "10.2.0.5.0", ["libclntsh.so", "libclntsh.so.10.1", "libnnz10.so"]), # 打包指定的库文件
    #("instantclient", "10.2.0.5.0", []), # 打包instantclient/10.2.0.5.0下所有的库文件
    #("instantclient", "10.2.0.5.0"),     # 打包instantclient/10.2.0.5.0下所有的库文件
]

通过例子可以看出dependences中的元素支持三种形式配置,可以指定打包的库文件,也可以将库目录整体打包。

BTW,buildc自从发布以来一直没有user guide,好消息是项目组的小兄弟wtz1989227已经在wiki上建立了buildc_user_guide页面,后续他会逐步完善这个guide的。

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