本文永久链接 – https://tonybai.com/2022/12/29/the-2022-review-of-go-programming-language

早早就计划好在年前写一个Go语言年度盘点，就像2020年和2021年那样。但恰逢国内疫情管控放开，一波阳了之后身体十分容易疲劳，再加上工作上的事情挺多，这篇盘点也就迟迟没能下笔。

今年的盘点思路将围绕三个关键字来展开：泛型、无趣(boring)和稳定。下面我们逐一来看看。

1. “泛型”靴子落地

2022年3月中旬，Go社区尤其是那些期盼Go加入泛型特性的Gopher终于迎来了Go 1.18版本的正式发布，这意味着Go泛型这只靴子终于落地了。

其实，从Go开源那一天开始，Go核心团队就没有间断过对泛型的探索，并一直尝试寻找一个理想的泛型设计方案，但始终未能如愿。直到近几年Go团队觉得Go已经逐渐成熟，是时候下决心解决Go社区主要关注的几个问题了，包括泛型、包依赖以及错误处理等。其中泛型常年在Go官方用户调查报告的“你最想要的Go语言特性”这项调查的榜单上霸榜，下图摘自2020年度Go官方用户调查结果：

之后，Go团队安排伊恩·泰勒和罗伯特·格瑞史莫花费更多精力在泛型的设计方案上，这才有了Go 1.18 版本中泛型语法特性的落地。

个人觉得：Go泛型是Go核心团队对Go社区的一次迎合与妥协，因为泛型与Go的主要设计哲学“简单”是有悖的。泛型这个语法特性会给语言带来复杂性，这种复杂性不仅体现在语法层面上引入了难于理解和使用的新的语法元素，也体现在类型系统和运行时层面上为支持泛型进行的复杂的实现。

如果从2010年6月份，伊恩·泰勒提出的Type Functions设计方案算起，到2022年3月份的泛型落地，Go加入泛型之路足足走了近12年。不过结果还是不错的，经过近12年的努力与不断地自我否定，Go团队终于找到了一个不违背Go1兼容性承诺(见下图)的泛型实现方案：

从这方面讲，Go对泛型的支持又是十分成功的。在如此语法巨变的情况下，依然保持向后兼容(backforward compatibility)。

不过如果你因为Go加入了对泛型的支持就打算投入Go阵营，这里先给你一些友情提示：和支持泛型的主流编程语言之间的泛型设计与实现存在差异一样，Go的泛型与其他主流编程语言的泛型也是不同的。在学习Go泛型之前，可以先了解一下Go泛型设计方案已经明确不支持的若干特性，比如：

• 不支持泛型特化（specialization），即不支持编写一个泛型函数针对某个具体类型的特殊版本；
• 不支持元编程（metaprogramming），即不支持编写在编译时执行的代码来生成在运行时执行的代码；
• 不支持操作符方法（operator method），即只能用普通的方法（method）操作类型实例（比如：getIndex(k)），而不能将操作符视为方法并自定义其实现，比如一个容器类型的下标访问 c[k]；
• 不支持变长的类型参数（type parameters）；
• … …。

这些特性如今不支持，后续大概率也不会支持。所以小伙伴们，尤其是来自Java、C++等语言阵营的小伙伴，在进入Go泛型语法学习之前，你一定要先了解Go团队的这些设计决策。

此外，目前的Go泛型实现和最后一版的泛型设计方案相比还有差距，依旧不是完全版，还有一些特性没有加入，还有问题亟待解决。

就目前笔者观察来看，Go泛型还处于早期阶段，远非成熟。Go module构建模式从go 1.11版本加入到go 1.16成为默认并逐渐成熟还花了3年多时间呢，何况是Go泛型。这样来看，初步预测Go泛型要到2025年才会成熟，而成熟的标志无非如下几个：

• 泛型语法特性确定以及稳定下来；
• 语法问题基本都解决；
• Go标准库开始广泛使用泛型；
• Go泛型的运行时性能问题得到基本解决。

目前Go团队对泛型的应用依旧保持谨慎，并在循序渐进地推进泛型在Go团队与Go社区的应用，最新的消息是Go团队已经提出proposal，计划在Go 1.21版本中将用泛型实现的maps包和slices包加入Go标准库，这两个包原本计划在Go 1.18版本加入，但因Rob Pike的建议先放到了golang.org/x/exp下面待定。

2. 无趣(boring)很好

和其他主流编程语言如C++、Rust等在新版本中不断有新语言特性刺激程序员的神经，让大家阶段性产生兴奋感(exciting)不同，除了早期版本(比如Go 1.1和Go 1.2)以及里程碑的Go 1.5版本的完成自举和大幅降低GC延迟、Go 1.11版本的go module构建模式、Go 1.18版本的泛型落地之外，大部分版本的发布都很难让Gopher们十分兴奋，甚至业界都称“Go is boring(Go很无趣)”。

在今年的线下GopherCon大会上，Go核心团队技术Leader Russ Cox发表名为“Compatibility: How Go Programs Keep Working”的主题演讲，在这个演讲中，Russ Cox借用了Go is boring的这一说法，并称That is good!

国外新冠管控放开早，经过几波疫情后，与病毒共存了，于是2022年的GopherCon大会又重新恢复线下举办。

Russ Cox的原话是：“boring is good. boring is stable. boring means to be able to focus on your work and not ours… We’ll keep doing everything we can to keep go boring for all of you”。

这几句英文不难，相信大家都能看懂。无趣的Go意味着稳定，意味着大家将注意力都集中在自己的工作上而不是Go核心团队身上(去关注新特性)。Go语言不会像其他编程语言那样堆砌新功能特性。

Russ Cox的这一观点代表了Go核心团队，也代表着Go演进未来演进的主基调。同时，Russ明确给出结论：不会有Go2了，Go 1.xy会一直持续下去。Russ甚至提出：兼容性才是Go最重要的feature：

并且Russ Cox在Go项目的discussion中也给出保持Go兼容性的backward compatibility、forward compatibility的扩展方案与一个实例。

关于“Go is boring”，Russ没有进一步展开说，记得之前译过一篇名为《Go语言很无聊…其实它妙不可言！》的文章，大家可以看看那篇文章进一步体会一下“Go is boring”的含义。

3. “稳定”是主旋律

Go的稳定不仅体现在Go语法特性的演化上，Go语言在各大语言排行榜上的排名也进入了相对稳定区，以TIOBE index为例，下面是2022年12月份的排名截图：

我查了一下《2021年Go语言盘点：厉兵秣马强技能，蓄势待发新征程》一文中2022年1月份Go的排名为13名，上图中2021年12月份是19名的数据应该是错误的，相对2021年12月份，Go实际排名上升1位。

我们看到2021年Go从14升到13，今年又从13升到12。按照TIOBE官方编辑说法，在新兴编程语言中，Go是唯一一个可能在未来冲入前十的后端编程语言。

Go语言在实际应用中的表现与上述排名的变化也十分契合，总体来说就是十分稳定，国内外都波澜不惊，国内大厂该用Go的也都用了，腾讯、字节依旧是这方面的领头羊，先后开源了不少Go实现的项目，最受瞩目的应该是字节将内部的Go框架逐一开源了，包括：netpoll、kitex(rpc框架)、hertz(http框架)等。

为了更好的帮助大家回顾这一年来Go的稳定演化，这里简单整理了2022年Go大事件列表，供大家参考：

• 2022年3月，Go 1.18版本正式发布

Go社区等待了多年的泛型语法特性终于加入Go中。

• 2022年4月，Go官方发布了2021官方Go用户调查结果

从调查结果中可以看到，Gopher对Go的满意度依然高达92%；81%的受访者对Go项目的长期方向充满信心。

• 2022年5月，ACM期刊发表了《Go编程语言与环境》一文

这篇Go语言的综述文章由Russ Cox，Robert Griesemer，Rob Pike，Ian Lance Taylor和Ken Thompson联合撰写，是Go核心团队对10多年来Go演化发展的复盘，深入分析了那些对Go的成功最具决定性的设计哲学与决策，是Go诞生十多年来最重要的一篇文章。

• 2022年6月，uber工程博客发布《Go语言数据竞争检测与数据竞争模式》

该文介绍了ThreadSanitizer v2的工作原理，并总结了7类数据竞争模式。

• 2022年8月，Go 1.19版本正式发布

相对于Go 1.18版本而言，Go 1.19是一个“小”版本，它主要针对Go 1.18版本中泛型实现的问题做了修改和优化，引入了Soft memory limit，更新了《Go内存模型》文档。

• 2022年9月，Go官方回顾了从2018年到2022年，Go runtime的主要改进点

包括sync.Pool的优化、defer性能提升、基于系统信号的抢占式调度(go 1.14)、调度器性能提升、支持基于寄存器的调用规约、soft memory limit等。

• 2022年9月，Go官方发布govulncheck工具

软件供应链安全问题愈发受到各界关注。Go安全团队发布Go官方安全漏洞管理的工具和方案: govulncheck。govulncheck是Go安全漏洞数据库(Go vulnerability database)的一个前端，它通过Go官方维护的vuln仓库下面的vulncheck包对你仓库中的Go源码或编译 后的Go应用可执行二进制文件进行扫描，形成源码的调用图(callgraph)和调用栈(callstack)。

• 2022年10月，GopherCon大会在芝加哥线下举行

Russ Cox发表《Compatibility: How Go Programs Keep Working》主题演讲，确定了未来Go语言演进的主基调。

• 2022年11月，Go开源13岁生日

Go官方回顾了2022年Go团队的工作与成果，并简单说明了在新一年的工作，包括继续努力使Go成为用于大规模软件工程的最好的环境。计划特别关注供应链安全，提高兼容性和结构化日志记录(slog)，当然还会有很多其他改进，包括profile-guided optimization等。

4. Go语言2023年展望

目前Go语言的演化与发展与我在2020年Go盘点中的预测基本一致。我现在依然坚持我的判断，即我在《Go语言第一课》专栏中所说的那样：

绝大多数主流编程语言将在其诞生后的第15至第20年间大步前进。按照这个编程语言的一般规律，已经迈过开源第13个年头的Go，很可能将进入自己的黄金5-10年。2022年泛型落地就是Go语言进入黄金5-10年的起点，待2025年泛型成熟后，Go将取得更快的发展速度。

前途是美好的，但道路的曲折坎坷的。目前Go更多应用于基础设施、中间件领域和基础微服务领域，在企业级业务系统方面，类似spring这样的“全家桶”框架的缺乏和无法达成一致，让开发者在开发复杂业务系统时依旧首选Java。期待Go在这方面能所有进展。

同时，Go演进道路上还存在另外一个风险，在我的《Go为什么能成功》一文中，我曾经提到过：“Go成也Google，败也Google”。Go团队目前的治理体系太过于依赖google，这是一门双刃剑。当google发展较好时，Go语言将从中受益。但当google开始走下坡路时，Go是否还能像如今这样风光呢？让我么拭目以待吧！

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Go是一门强类型的静态编程语言。使用Go编程，我们的每一行代码几乎都离不开类型。因此，深入学习Go，我们首先要对Go的类型系统(type system)有一个全面和深入的认知。Go类型系统可以给予我们一个全局整体的视角，以帮助我们更好地学习和理解Go语言中那些具体的与类型相关的内容。

一. 什么是类型系统

作为拥有一定Go编程经验的Gopher来说，大家对Go语言中的类型是有一定了解的，比如：Go内置了原生整型类型、浮点类型、复数类型、字符串类型、函数类型，提供了数组、切片、map、struct、channel等复合类型以及代表行为抽象的接口类型。通过Go提供的type关键字，我们还可以自定义类型等等。

那么大家是否想过这样的问题：为什么会有类型？类型可以带来哪些好处呢？回顾编程语言的发展史(见下图)，我们发现：类型是高级语言有别于机器语言与低级语言的一种重要的抽象。

从机器的视角来看，无论什么类型数据都是0101的二进制数据，但程序员直接用机器语言编码难度非常大且效率极其低下；汇编语言将层次提升到了面向多字节数据的编码，汇编指令的操作数都是固定长度字节的，比如：movb操作的是一个字节，movl操作的是四个字节。汇编指令并不关心真实存储的是什么数据，只是在各个地址之间搬移特定长度的数据。显然汇编的抽象层次依旧不高，直接用汇编写程序依然有很大难度以及较为低效。

高级语言之所以高级，就是因为它建立了类型这一重要抽象，类型抽象为开发者屏蔽了机器层面数据的复杂表示。类型下面的复杂的字节和bit操作由高级语言的编译器和运行时协助完成，开发人员只需面向类型进行编码即可，也就是说类型成为了开发者与编译器之间的“操作界面”。

面向类型编程，开发者就要了解类型的能力、其所代表的抽象的含义以及遵循类型的使用规则/约束。类型决定了你可以在该类型实例中存储的值的范围；类型决定了你可以对该类型进行的操作；类型决定了该类型的变量需要的存储空间；类型决定了与其他类型间建立连接的方法：组合、“继承”还是接口实现等。

那么类型的这些能力、规则与约束是谁赋予的呢？没错，正是编程语言的类型系统！

类型系统是高级语言的核心，它存在于语言规范中，向开发者明确了类型的能力、使用规则与约束；它存在于编译器中，保证开发者对类型的正确合规使用；它也存在于语言运行时里，为类型提供如多态这样的动态能力。

可以说，高级编程语言用类型系统赋能类型并管理类型。不过，不同语言的类型系统的设计与实现是有较大差别的，那么Go语言的类型系统又有哪些与众不同之处呢？我们接下来就来重点看看Go的类型系统。

二. Go的类型系统

下面我们从类型定义、类型推导、类型检查、类型连接等多个方面说明一下Go类型系统具备的能力与不足。

1. 类型定义

大家知道Go支持几乎所有类型，下面是Go spec中的类型分类的列表截图：

同时，Go还支持使用type关键字定义的自定义类型以及类型别名(type alias)：

type CustomType int // 底层类型为原生类型int的自定义类型CustomType

type S struct {
    a int
    b string
} // 基于struct的自定义类型S

type IntAlias = int // int的类型别名IntAlias

注：自定义类型与其底层类型(underlying type)是两个完全不同的类型，而类型别名并未引入新类型，与原类型等价。

不过有两种在其他语言中常见的类型，Go类型系统没有给予支持，一种是union联合类型，在这种类型中，其所有字段共享同一个内存空间：

// C代码

// 定义一个名为num的union类型
// 其三个成员m, ch, f共享同一个内存空间
// C编译器会以最大的字段的size为num类型变量分配内存空间
union num {
    int m;
    char ch;
    double f;
};
union num a, b, c; // 声明三个union类型变量

另外一种是enum枚举类型，不过enum枚举类型可一定程度上用const(可选加iota)来模拟：

// C语法
enum Weekday {
        SUNDAY,
        MONDAY,
        TUESDAY,
        WEDNESDAY,
        THURSDAY,
        FRIDAY,
        SATURDAY
};

// Go模拟实现Weekday
type Weekday int

const (
        Sunday Weekday = iota
        Monday
        Tuesday
        Wednesday
        Thursday
        Friday
        Saturday
)

Go从1.18版本开始支持泛型，这让Go类型系统具备定义带有类型参数(type parameters)的类型以及函数的能力。

2. 类型推导

Go类型系统支持自动类型推导能力，编译器可以推断出变量或函数的类型，而不需要我们明确指定：

var s = "hello" // s是string类型
a := 128        // a是int类型
f := 4.3567     // f是float64类型

除了支持普通类型推导，Go还支持泛型的自动类型实参推导，下面是一个来自go spec的例子：

func scale[Number ~int64|~float64|~complex128](v []Number, s Number) []Number

var vector []float64
scaledVector := scale(vector, 42)

例子中，通过scale调用时传入的实参类型，编译器可以自动推导出scale的类型参数Number的实参为float64。更多关于Go泛型的语法细节，可以参考《Go语言第一课》专栏的泛型篇。

3. 类型检查

Go是一门强类型静态编程语言，意味着每个变量在使用之前都必须声明其类型。有了类型后，我们就可以按照Go类型系统规定的针对这个类型有效操作对其进行操作。

Go编译器以及运行时会分别在编译期间和运行期间对变量类型作检查，目的是确保操作只用于正确的类型，并且类型系统的规则被程序所遵守，保证类型安全等。

Go是强类型语言，并且没有隐式类型转换，所有类型转换都要以明确意图的显式类型转换来实施，Go编译器会在编译期间对类型转换进行检查，只有底层类型兼容的两个类型才可以实施显式转型：

type T1 int
type T2 struct{}

var i int = 5
var t T1
var s T2
t = i     // 错误，不是同一类型
t = T1(i) // ok，底层类型兼容
s = T2(t) // 错误，底层类型不兼容

除了编译期间的静态检查之外，Go类型系统还支持运行时动态类型检查，比如：检查传给接口变量的类型实例是否实现了该接口；在运行时对数组、切片类型的下标边界进行检查，确保下标不越界，保证内存安全等。

不过Go也提供了绕过类型系统检查的手段，比如unsafe.Pointer以及反射等。

4. 类型连接

Go并非经典OO语言，它的类型虽然可以拥有自己的方法(method)，但Go却没有提供经典OO中的复杂的继承层次结构，没有父类，没有子类，更没有供类型初始化的构造函数。在Go的类型系统中，类型之间建立连接的方式只有组合，通过类型嵌入(type embedding)，我们可以实现各类组合，可以嵌入非接口类型，亦可以嵌入接口来定义新组合后的类型。

通过类型组合，我们可以将各种类型连接在一起，共同对外提供聚合后的行为，包括多态能力。Go中标准的多态能力由interface类型实现，方法在运行时被分派，这取决于传给接口类型变量的具体类型。比如下面例子中AnimalQuackInForest中的Quack会依据传入的具体类型实例而分派，先后分派给Duck.Quack、Dog.Quack和Bird.Quack：

type QuackableAnimal interface {
    Quack()
}

type Duck struct{}

func (Duck) Quack() {
    println("duck quack!")
}

type Dog struct{}

func (Dog) Quack() {
    println("dog quack!")
}

type Bird struct{}

func (Bird) Quack() {
    println("bird quack!")
}                         

func AnimalQuackInForest(a QuackableAnimal) {
    a.Quack()
}                         

func main() {
    animals := []QuackableAnimal{new(Duck), new(Dog), new(Bird)}
    for _, animal := range animals {
        AnimalQuackInForest(animal)
    }
}

注：类型与接口之间的实现关系是隐式的，类型无需使用类implements关键字显式告知要实现的interface类型。

Go中的函数是一等公民，函数类型也可展现出一定的运行时多态能力，函数类型实例的最终执行结果取决于运行时传入的函数对象值。

三. 小结

Go提供了强大而又有趣的类型系统，不过Go没有提供enum、union类型，也不支持运算符重载(operator overloading)、函数重载、结构化错误处理以及可选/默认函数参数等。这与Go的设计者做出的保持Go简单的决策不无关系。同时类型系统在保证Go这门的语言的安全性方面也是功不可没。

如果你认真对待Go编程，你应该投入时间，了解它的类型系统和它的特殊性，这将是非常值得你花时间的。

四. 参考资料

• Type Systems in Software Explained With Examples – https://thevaluable.dev/type-system-software-explained-example/
• The Go type system for newcomers – https://rakyll.org/typesystem/
• Deep Dive Into the Go Type System – https://code.tutsplus.com/tutorials/deep-dive-into-the-go-type-system–cms-29065
• Understanding Golang Type System – https://thenewstack.io/understanding-golang-type-system/
• A Closer Look at Golang From an Architect’s Perspective – https://thenewstack.io/a-closer-look-at-golang-from-an-architects-perspective/
• https://go101.org/article/type-system-overview.html
• https://baziotis.cs.illinois.edu/compilers/the-weird-type-system-of-golang.html
• https://blog.ankuranand.com/2018/11/29/a-closer-look-at-go-golang-type-system/
• 《Type Systems for Programming Languages》 – https://ropas.snu.ac.kr/~kwang/520/pierce_book.pdf
• 《Programming with Types》 – https://book.douban.com/subject/35325133/
• Type Systems in Programming Languages – https://www.tektutorialshub.com/programming/type-systems-in-programming-languages/
• 《Category Theory for Programmers》 – https://book.douban.com/subject/30357114/
• Type system(维基百科) – https://en.wikipedia.org/wiki/Type_system
• 类型系统的比较 – https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_type_systems

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