Go 1.24中值得关注的几个变化
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北京时间2025年2月12日,恰逢中国传统元宵佳节,远在美国的Go团队正式发布了Go 1.24的第一个版本Go 1.24.0。这也是Go团队在更换Tech Leader为Austin Clements后发布的首个大版本。
按照惯例,每次Go大版本发布时,我都会撰写一篇“Go 1.x中值得关注的几个变化”的文章。自2014年的Go 1.4版本起,这一系列文章已经持续了11年。
不过,随着从Go 1.17版本开始引入的“Go 1.x新特性前瞻”系列以及针对特定技术特性的专题文章,“Go 1.x中值得关注的几个变化”系列文章的形式也在不断演变。原先的“Go 1.x中值得关注的几个变化”可以理解为被目前的“Go 1.x新特性前瞻” + “特定技术特性文章” + “Go 1.x中值得关注的几个变化”所替代。
不过,随着从Go 1.17版本开始引入的“Go 1.x新特性前瞻”系列以及针对特定技术特性的专题文章,“Go 1.x中值得关注的几个变化”系列的形式也在不断演变。原先的“Go 1.x中值得关注的几个变化”已逐渐被目前的“Go 1.x新特性前瞻” + “特定技术特性文章” + “Go 1.x中值得关注的几个变化(新版)”所替代。希望各位读者能够理解这种变化,“Go 1.x中值得关注的几个变化”系列依然会延续,但文章中将不再进行细致的分析,因为这些内容已经在之前的前瞻和专题文章中讨论过了。
好了,言归正传,我们来说说Go 1.24!
1. 语言变化
正如Go一贯所做的,新版Go 1.24.0继续遵循Go1的兼容性规范。使用Go 1.24.0,你可以顺利编译和运行你用Go 1.11编写的代码。相信许多Gopher正是因为这一点而喜欢上Go,就像下面这位Gopher在Go 1.24发布后所表现出的惊喜一样:
不过,正如Go一贯所做的那样,在语法特性方面,Go显得十分“吝啬”。在Go 1.18大方地引入了泛型之后,Go团队又恢复了这种“吝啬”的风格。在Go 1.24的发布说明中,那短短的一行字充分展现了这一特点:
我们看到,Go 1.24仅仅是将Go 1.23版本中的实验特性“带有类型参数的类型别名”转正了,成为了默认特性。当然你仍然可以GOEXPERIMENT=noaliastypeparams显式关闭它。关于这个特性的具体内容,我们多次说过了,大家可以到《Go 1.24新特性前瞻:语法、编译器与运行时》温习一下它的具体内容。
不过这种“吝啬”也是很多Gopher所期望的,当年Go语言之父Rob Pike在“Simplicity is Complicated”演讲中提到的如下权威观点,影响了诸多Gopher,当然也包括我:
因此,在正在如火如荼的“spec: reduce error handling boilerplate using ?”的讨论中,就当前的情况来看,我也倾向于保持现状。
2. 编译器与运行时
在2024年中旬,Fasthttp的作者、VictoriaMetrics的联合创始人Aliaksandr Valialkin曾因Go加入自定义函数迭代的特性而发文抱怨“Go正在朝着错误的方向演进”。不过他也提到,如果Go团队专注于提升Go的性能,而不是在与社区争论一些“华而不实”的语法糖,可能会赢得更多开发者的青睐:
尽管Go 1.24尚未添加对SIMD的官方支持,但引入的优化显然不会让Aliaksandr Valialkin失望。首当其冲的就是对map底层实现的优化——使用更为高效的Swiss Table。关于Swiss Table及Go 1.24重写map的思路,可以参考我的《Go map使用Swiss Table重新实现,性能最高提升近50%》一文。根据文中的实测结果,新版基于Swiss Table的map在多数测试项中表现出显著的性能提升,有些甚至接近50%!
当然,基于Swiss Table的map实现仍在不断完善,其实现者Michael Pratt将持续进行打磨和优化:
参与Go Swiss Table重写方案讨论,并提供参考实现之一的CockroachDB CTO Peter Mattis,也在X.com上分享了新map设计和实现的诞生过程与优势,大家可以阅读以加深理解。
此外,Go 1.24还优化了runtime内部的锁实现,新实现在高竞争情况下取得了显著的可扩展性提升,而不是像Go 1.24之前的实现那样随线程数增加而急剧下降。基准测试表明,在GOMAXPROCS=20时,性能提升达3倍。
更多编译器和运行时的变化,可以参考《Go 1.24新特性前瞻:语法、编译器与运行时》。
Go 1.24版本在编译器和运行时方面的优化投入和勇于改变,正是Go社区所期望的。相信后续版本在这方面的持续投入不会让Aliaksandr Valialkin失望。
3. 工具链
Go团队在Go工具链上的投入和结果一直被Go社区认可和赞扬!《Go 1.24新特性前瞻:工具链和标准库》一文中有对Go 1.24工具链变化的详细介绍,但在这里我还是要再次提及其中的三个变化。
go.mod增加tool指示符,支持对tool的依赖管理
借用《Go工具链版本已不由你定:go和toolchain指令详解》中的那幅图:
Go的目标显然是要实现对Go应用所依赖“全要素”进行版本管理”,涵盖Go版本、工具链版本、第三方包版本以及依赖工具版本的管理。而Go 1.24在go.mod中增加tool指示符就是要实现对依赖工具的版本进行管理。增加tool指示符后,你可以像管理第三方包版本那样,使用go get -tool对依赖的tool的版本进行管理,go install tool对tool进行安装,并支持一个tool同时存在多个版本在本地,这是由于通过go.mod管理的依赖的tool会被像module那样缓存在本地构建缓存中(go build cache)。
btw,再说说go 1.24对toolchain依赖管理和选择的改善。即便看了《Go工具链版本已不由你定:go和toolchain指令详解》一文,很多Gopher还是可能因为gotoolchain决策的复杂性和参与要素的众多而感到困惑,Go 1.24增加了GODEBUG=toolchaintrace=1可以输出做出决策的过程日志,告诉你Go为何会选择某个特定的toolchain版本。
go vet的增强
在Go 1.24中,go vet的功能有了较大变化,新增或增强了如下一些分析器(analyzer):
- 新增测试分析器
可以检测test、fuzz test、基准测试和example test中的常见错误,避免因命名、签名错误或引用不存在的标识符而导致测试无法运行。
- printf分析器增强
新增对fmt.Printf(s)的检查,如果这类调用中格式字符串并非常量且没有传入其他参数,则提醒用户使用fmt.Print。
- buildtag分析器增强
新增对无效Go主版本构建约束的检测,避免错误引用次版本号。例如,如果你使用//go:build go1.23.1,该分析器会提醒你应该使用//go:build go1.23。
- copylock分析器增强
增强对经典三段式for循环中包含sync.Locker的变量复制的不安全操作的诊断,防止锁的复制带来的潜在问题。这也是Go 1.23修正loopvar语义后避免Go用户误用的一个防卫手段。
新增GOCACHEPROG
另一个大家可能忽视的值得关注的改变是新增了GOCACHEPROG环境变量。
Go语言的cmd/go工具已经具备了强大的缓存支持,但其缓存机制仅限于基于文件系统的缓存。这种缓存方式在某些场景下效率不高,尤其是在CI(持续集成)环境中,用户通常需要将GOCACHE目录打包和解压缩,这往往比CI操作本身还要慢。此外,用户可能希望利用位于网络上的共享缓存(比如S3)或公司内部的P2P缓存协议来提高缓存效率,但这些功能并不适合直接集成到cmd/go工具中。
为了解决上述问题,Brad Fitzpatrick提出了一个新的环境变量GOCACHEPROG,类似于现有的GOCACHE变量。通过设置GOCACHEPROG,用户可以指定一个外部程序,该程序将作为子进程运行,并通过标准输入/输出来与cmd/go工具进行通信。cmd/go工具将通过这个接口与外部缓存程序交互,外部程序可以根据需要实现任意的缓存机制和策略。其大致结构如下:
显然一旦可以在云上存储build cache,也能缓解一下Go用户抱怨本地缓存过大的问题。当然从实际情况来看(我的本地环境),go build cache还不是最大的:
$go env|grep CACHE
GOCACHE='/Users/tonybai/Library/Caches/go-build'
GOCACHEPROG=''
GOMODCACHE='/Users/tonybai/Go/pkg/mod'
$cd /Users/tonybai/Library/Caches/go-build
$du -sh
155M .
$cd /Users/tonybai/Go/pkg/mod
$du -sh
7.0G
我们看到在我本地的环境中,go build cache和go module cache的size相比,简直是不值得一提,所以说如果后续要有个GOMODCACHEPROG就更好了,我也十分希望能将go module cache搬移到云端(比如S3)中,甚至可以让组织内的Gopher共享这些go module cache(当然要区分不同arch和os)。
更多关于工具链的变化,可以参考《Go 1.24新特性前瞻:工具链和标准库》。
4. 标准库
Go标准库向来是变化的大户,这里我显然不会列出所有变化,甚至一些值得关注的变化,比如:json包增加对omitzero选项的支持、新增weak包和weak指针等,也都在新特性前瞻或技术专题性文章中有过详细说明。
这里要说的是Go对fips 140-3合规性的支持,因为这个最终版本与当初新特性前瞻时有所变化。
基于最新的Go fips 140-3文档,我们可以得到关于fips 140-3使用方法的说明,这里简要梳理如下:
- Go 1.24及更高版本开始,Go二进制文件可以原生运行在FIPS 140-3合规模式下,不必依赖注入boringssl等第三方C++包。
- Go新增了的一个特殊的Go加密模块 (Go Cryptographic Module),其下有一组新增的标准库包(位于crypto/internal/fips140/…下),实现了 FIPS 140-3批准的算法。这个cryptographic module的版本当前为v1.0.0,目前正在接受CMVP认证实验室的测试。
Go引入了GOFIPS140环境变量,用于go build、go install和go test命令,以选择要链接到可执行程序中的Go加密模块版本。该环境变量有三类可选值:
- off (默认): 使用标准库中的crypto/internal/fips140/…包。
- latest: 类似off,但默认启用FIPS 140-3模式。
- v1.0.0: 使用Go加密模块 v1.0.0 版本(在Go 1.24中首次发布,并在2025年初冻结),默认启用FIPS 140-3模式。
在运行时,可以通过GODEBUG=fips140=xxx来控制上述编译到Go中的Go cryptographic module是否运行在FIPS 140-3模式下,默认是off。
当使用GODEBUG=fips140=on时,Go运行时将会启用Go cryptographic module的FIPS 140-3模式。启用后,Go加密模块会执行以下操作:
- 完整性自检: 在init阶段,会验证模块对象文件的校验和,确保代码未被篡改。
- 已知答案自检: 根据FIPS 140-3指南,在init阶段或首次使用时,对算法进行已知答案测试。
- 密钥一致性测试: 对生成的密钥进行配对一致性测试 (这可能导致某些密钥类型生成速度减慢,特别是临时密钥)。
- crypto/rand.Reader改进: 使用NIST SP 800-90A DRBG,并从平台CSPRNG获取随机字节混合到输出中。
- crypto/tls限制: 仅协商符合NIST SP 800-52r2 的协议版本、密码套件、签名算法和密钥交换机制。
- crypto/rsa.SignPSS限制: 使用PSSSaltLengthAuto时,盐的长度会被限制为哈希的长度。
当使用GODEBUG=fips140=only时,不符合FIPS140-3的加密算法会返回错误或者panic。但是此模式仅为尽力而为,不保证符合所有的FIPS 140-3要求。
不过大家要知道的是:在Go 1.24版本中,GODEBUG=fips140=on和only在OpenBSD、Wasm、AIX和32位Windows平台上暂不受支持。
另外要想要检测FIPS 140-3模式是否已经激活,可以调用crypto/fips140.Enabled函数。
之前,一些场合用户使用BoringCrypto模块来实现某些FIPS 140-3算法的机制仍然可用,但已不被官方支持,并计划在未来版本中移除。另外要知道Go+BoringCrypto与原生FIPS 140-3模式并不兼容。这也是Microsoft Go依旧宣称将保留自己维护的符合fips140-3的Go版本的原因。
5. 其他
最后重点说说WebAssembly port。
Go从Go 1.11版本开始通过js/wasm增加了对编译到Wasm的支持。Go 1.21版本又增加了对WASI的支持(GOOS=wasip1),Go 1.24版本中,Go对Wasm的支持又有了新的特性。在Go 1.24发布没多久,Cherry Mui便在官博发表了名为“Extensible Wasm Applications with Go”的介绍Go 1.24中WebAssembly新特性的文章,文章介绍了Go 1.24对Wasm的支持程度以及一些限制。这里也参考了这篇文章,简单梳理一下Cherry给出的内容要点。
Go 1.24引入了新的编译器指示符go:wasmexport,允许将Go函数导出,以便从Wasm模块外部(通常是从运行Wasm运行时的主机应用程序)调用。该指示符指示编译器将带注释的函数作为Wasm导出提供,在生成的Wasm二进制文件中可用,比如:
//go:wasmexport add
func add(a, b int32) int32 { return a + b }
这样,Wasm模块将具有一个名为add的导出函数,可以从主机调用。
这是如何实现的呢?Cherry告诉我们这是通过构建一种名为WASI Reactor的Wasm模块来实现的。WASI Reactor是一种持续运行的WebAssembly模块,可以多次调用以响应事件或请求。与在主函数完成后终止的“命令”模块不同,reactor实例在初始化后保持活动状态,其导出保持可访问状态。
在Go 1.24中,要构建一个WASI reactor需要使用下面命令:
$GOOS=wasip1 GOARCH=wasm go build -buildmode=c-shared -o reactor.wasm
该构建命令指示链接器不生成_start函数(wasm命令模块的入口点),而是生成_initialize函数(执行运行时和包初始化)以及任何导出的函数及其依赖项。_initialize函数必须在任何其他导出函数之前调用。而main函数不会自动调用。
go:wasmexport指示符和reactor构建模式允许通过调用基于Go的Wasm代码来扩展应用程序。这对于采用Wasm作为具有明确定义接口的插件或扩展机制的应用程序特别有价值。通过导出Go函数,应用程序可以利用Go Wasm模块提供功能,而无需重新编译整个应用程序。此外,构建为reactor可确保可以多次调用导出的函数而无需重新初始化,使其适用于长时间运行的应用程序或服务。
次卧,Go 1.24还放宽了对可用于go:wasmimport函数的输入和结果参数类型的限制。例如,可以传递bool、string、指向int32的指针或指向嵌入structs.HostLayout并包含受支持字段类型的结构体的指针,这使得Go Wasm应用程序可以用更自然的方式编写,并消除了不必要的类型转换。
不过,go:wasmexport当前也有局限性,首先,Wasm 是单线程架构,没有并行性。go:wasmexport标识的函数可以生成新的goroutine。但是,如果函数创建了后台goroutine,则当go:wasmexport指示的函数返回时,它将不会继续执行,直到回调到基于Go的Wasm模块。
另外,尽管Go 1.24中放宽了一些类型限制,但对于可与go:wasmimport和go:wasmexport函数一起使用的类型仍然存在限制。比如由于客户端的64位体系结构和主机的32位体系结构之间的不匹配,我们无法传递内存中的指针。例如,go:wasmimport指示的函数不能采用指向包含指针类型字段的结构体的指针。
但不可否认的是go:wasmexport的支持,让Go更稳固了自己成为主流wasm开发语言之一的位置,虽然还有各种不足。近期Docker之父的初创公司Dagger就发博客宣称使用了Go+WebAssembly重写了其Dagger Cloud的前端!
6. 小结
Go 1.24的发布,标志着Go语言在保持其核心理念——简洁与兼容性的同时,进入了一个新的发展阶段。这个版本没有在语法上大刀阔斧,而是将重心放在了底层性能优化、工具链完善和新兴技术布局上,展现出Go团队务实且具有前瞻性的发展策略。同时,Go 1.24也可以看成是一个承上启下的版本。它既巩固了Go语言在性能和工具链方面的优势,又为未来的发展方向做出了积极的布局。Go语言正以稳健的步伐,朝着更高效、更安全、更具适应性的方向迈进。我们可以期待,在未来的版本中,Go将继续在云原生计算、WebAssembly、AI应用等领域发挥更大的作用,为开发者带来更多的惊喜。
借此文章插播一条国内Go社区的news!
近期GoCN社区发文“Farewell Go,Hello AI:是时候说再见了”和所有国内Go开发人员分享了“GoCN社区将正式转型升级为ThinkInAI社区”,全面拥抱AI的决定!这也意味国内最大Go技术社区的退出,最大Go技术大会GopherChina的正式落幕!除了AI是热门赛道这一原因之外,文章也给出了Go技术分享遇到瓶颈的说法:
不过就像文中所说的“这是任何技术发展到成熟阶段的必然现象”,在评论中一些Gopher也提到:一个技术不再被更多讨论是成熟的标志。
这其实与我在《2024年Go语言盘点:排名历史新高,团队新老传承》一文中表达的Go演进趋势不谋而合!Go真的进入了成熟期了!
GoCn不在了,但go在国内的传播和使用依然会继续。请继续关注诸如Gopher Daily、我的公众号以及国内其他诸如像鸟窝老师的blog以及公众号,了解Go的最新动态以及技术理解。
最后感谢AstaXie(谢孟军)对国内Go社区发展所做出的卓越贡献,我也因有幸多次参与GopherChina以及会上分享而感到无比自豪。
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