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2023年Go语言盘点:稳中求新,稳中求变

本文永久链接 – https://tonybai.com/2023/12/31/the-2023-review-of-go-programming-language

时光荏苒,转眼间已经是2023年的最后一天了。《2022年Go语言盘点:泛型落地,无趣很好,稳定为王》仿佛就写在昨天。

回首这一年,全球彻底从新冠大流行中得以复苏,Go语言也不例外,最直观的表现就是全球各地的GopherCon技术大会或小型Meetup都纷纷从停办/线上的状态来到了线下,并获得Gopher们的热烈欢迎和踊跃参与,比如下图中的GopherConGopherCon UKGopherCon EuropeGopherCon AustraliaGolab等。

尤其值得一提的是我们本土最大的Gopher技术大会GopherChina 2023,今年为了满足不同地域Gopher的需求,GoCN社区在6月和11月分别在北京和上海举办了两次GopherChina大会,这也是历史首次。

Go语言团队的大神们也开始重新“乐此不疲”地参与到上述这些大会中,以推进全球Go社区与生态的建设。就连已经退居二线的Go语言之父Rob Pike也亲自“现身说法”,在年底的GopherCon Australia 2023上发表了“What We Got Right, What We Got Wrong”的主题演讲来回顾Go诞生以来的得与失。

大神回顾一生,我们盘点一年。在这篇文章中,我就和大家一起聊聊Go在2023年的状态、所处的位置以及Go未来演进的机制与策略。

1. Go的2023

1.1 稳

一如往年,Go在2023年发布了两个大版本,分别是2023年2月份的Go 1.20和8月份的Go 1.21

在这两个版本中,Go语法特性一如既往的求稳,除了支持切片类型到数组类型(或数组类型的指针)的类型转换,其余更是像语法的修修补补,比如:comparable“放宽”了对泛型实参的限制、unsafe包继续添加“语法糖”、增加min、max和clear预定义函数、增强type inference能力等。

这些并不会让Gopher感到“意外”,因为这与Russ Cox在2022年宣称的“Go is boring”的精神是一脉相承的。

不过,除了Go语法特性变化方面的“寡淡”之外,Go在其他方面还是求新和求变的,接下来我们先来看看Go是如何求新的。

注:求新与求变可能存在交集的地方,边界可能也有一定模糊性,也存在相互促进的情况,希望大家阅读下面内容时不要吹毛求疵:)。

1.2 求新

Go在语法特性求稳的同时,在编译器、工具链、运行时以及标准库等方面都在努力优化和打磨,旨在进一步提升Go兼具的生产力与运行时效率,其中很多优化和打磨的措施不乏新颖。

Go 1.20版本中首次引入的PGO(profile-guided optimization)技术预览版,到Go 1.21版本变为默认开启,Go官方给出的PGO优化的效果数据是:PGO优化带来的性能提升一般是2%~7%,而在最新的Go 1.22rc1中,这个数字已经变为2%~14%了。

在内存管理方面,Go 1.20引入了试验特性arena包,虽然它没能在Go 1.21中按时转正,如今处于proposal-hold状态,但这也算是一次在内存管理机制上的求新。

Go是一门面向软件工程的编程语言,在这一年中,Go在软件工程领域的求新例子也是不少。比如:可用于大幅简化Go项目创建的gonew工具,它支持基于go project template clone并创建一个属于你的Go项目;再比如对应用执行时的代码覆盖率的采集,可以帮助开发者更进一步了解最终可执行程序代码执行路径上的测试覆盖情况;而govulncheck工具则是Go在软件工程与供应链安全领域的求新尝试,该工具丰富了我们对Go项目进行安全漏洞检查的手段。

注:关于供应链安全问题,Russ Cox近期有一个专门的Talk:Open Source Supply Chain Security at Google,感兴趣的童鞋可以学习一下。

Go始终对IT界出现的新技术、新趋势以及Go社区的新想法保持open。在WASM出现早期,Go就提供了对wasm的porting支持,如今在Go 1.21中,Go还对尚未形成最终规范的WASI(WebAssembly System Interface)提供了支持。

Go社区的反馈也是Go团队求新的来源,比如一个典型例子就是log/slog加入标准库,让Go标准库原生支持了结构化日志输出,且日志性能不输像zap这样的第三方开源log包

Go社区也跟随Go团队的节奏,走在求新的道路上。2023年,IT界最大的事件就是以ChatGPT为代表的大语言模型的横空出世,这很可能是一个百年不遇的、对人类文明进步有着重要里程碑意义的事件。各行各业,言必称大模型,言必称AI。在传统机器学习、深度学习以及神经网络方面生态并不丰富的Go,也在尝试与大模型对接,比如:支持快速在本地启动和运行llama2、mistral 7B、codellama、vicuna等大模型的ollama开源项目在短短几个月就收获近30k个小星星的关注;再比如Gemini大模型推出后,Google一并开源了支持与Google各种大模型项目对接的Google AI Go SDK开源项目,并提供了详细的教程指导Gopher如何通过该SDK与大模型交互

注:Google把Gemini Pro的API免费提供给个人用户了,该模型具备GPT 3.5 级别的能力,32k 上下文,38 种语言支持以及多模态支持,唯一的约束是每分钟60个请求。

2023年第二次Go用户调查报告中,Go 开发者表示,他们对改善其编写代码的质量、可靠性和性能的人工智能/机器学习工具感兴趣,而不是编写代码的工具。一位时刻警醒、从不忙碌的专家“审阅者”可能是一种更有帮助的AI开发者辅助形式。Go官方表示了对该调查结果的重视,也许在后续的Go工具链中“AI加持”会成为常态。

1.3 求变

2023年8月,在Go 1.21版本刚刚发布后,Go官博就发布了Russ Cox编写的两篇文章:《Backward Compatibility, Go 1.21, and Go 2》和《Forward Compatibility and Toolchain Management in Go 1.21》,进一步明确了Go承诺的向后兼容的范围和方案,并第一次阐述了向前兼容性的具体方案,这两篇文章为Go语言后续的“求变”奠定了理论基础。

在向后兼容方面,从Go 1.21开始Russ Cox提出一些举措,比如:Go将扩展和规范化了GODEBUG的使用,其大致思路如下:

  • 对于每个在Go1兼容性承诺范围内的且可能会破坏(break)现有代码的新特性/新改变(比如:panic(nil)语义的改变)加入时,Go会向GODEBUG设置
    中添加一个新选项(比如GODEBUG=panicnil=1),以保留采用原语义进行编译的兼容能力;
  • GODEBUG中新增的选项将至少保留两年(4个Go release版本),对于一些影响重大的GODEBUG选项(比如http2client和http2server),保留的时间可能更长,甚至一直保留;
  • GODEBUG的选项设置与go.mod的go version是匹配的。例如,即便你现在的工具链是Go 1.21,如果go.mod中的go version为1.20,那么GODEBUG控制的新特性语义将不起作用,依旧保持Go 1.20时的行为。除非你将go.mod中的go version升级为go 1.21.0;
  • 在Go 1.21及以后版本中,除了可以使用像GODEBUG=panicnil=1的环境变量恢复原先语义外,还可以在main包中使用//go:debug指示符。

在向前兼容方面,Russ Cox提出的方案有些复杂难懂,这里就不赘述了,感兴趣的童鞋可以阅读一下我之前的文章《聊聊Go语言的向前兼容性和toolchain规则》了解更多细节。

1.3.1 语法填坑

在Go的诸多“求变”中,影响最大的还是对已有语法坑的“修正”,这些“填坑”工作或多或少都会对存量代码带去影响,甚至是break change,Go社区的反对声音也是不少。但无论怎样,这些工作已经在Go 1.21版本拉开帷幕了。比如:改变panic(nil)的语义以及对循环变量语义的变更,大家可以在《Go 1.21中值得关注的几个变化》一文中了解更多细节。

对现有语法坑的修正也进一步促进了“求新”,比如在修正loopvar语义的同时,for range支持对更多类型表达式的迭代也在进行中,比如Go 1.22中,for range将支持迭代整型表达式,并以试验特性提供了对函数迭代器的支持。

1.3.2 标准库v2示范

Go号称是“自带电池”的语言,其高质量的标准库得到了广大Gopher的欢迎。Go团队也一直努力推进Go标准库功能的丰富性,比如:Go 1.22中对http.ServeMux功能进行了增强,使其像第三方的gorilla/mux那样增加对带有通配符路由的匹配。

Go 1.22中,标准库还首次出现了v2版本包:math/rand/v2,这为后续标准库的vN方式演进提供了示范,从Go团队的官方issue、discussion中了解到,后续如sync/v2、encoding/json/v2等已经列上日程了。

2. Go所处的位置

很多人关注Go当前的状态:国内大厂用的多么?小厂是不是也在广泛采纳。这些问题我在往年的Go语言盘点时也都做过梳理,今年就不再提了。没有哪个大厂在广泛采用一门语言后,会在一年内全部推翻重写的;小厂对Go的采纳也是有惯性的。

今年先从我的两个意外“收获”开始。

2.1 两个意外的“收获”

2023年10月中旬,世界知名电动车厂商Tesla发布了新版fleet APIvehicle command SDK,鉴于本人也在智能网联汽车行业内打拼,于是对Tesla的此次发布做了一些深入了解。在Tesla的github主页上我赫然发现:Go是目前Tesla开源项目的第二大语言。

相对于传统的主机厂(车厂),Telsa算是比较开放的了。开放包含两个含义,一是将车端能力的开放,二是项目的开源。就目前了解到,国内主机厂还鲜有将车端能力开放出来的,开源就更是鲜见。但Tesla在这两方面都做到了,既开放了车端API,又做了针对性的开源,虽然目前其开源项目并不多。以前Tesla涉及到云端服务的项目多用Ruby,但从2022年开始,Go语言的使用逐渐增多,包括前面提到的Fleet API的Fleet Telemetry的参考server实现以及Tesla车辆远控SDK

我们再来看看Apache基金会。众所周知,Apache基金会的开源项目多以Java语言为主,但一次偶然的机会翻看Apache基金会的github项目主页,我发现Go语言在Apache开源项目中已经悄悄地跻身到第五名,如果仅算后端语言的话,Go排名第三,仅次于Java和Python。

并且,Apache基金会下面的Go项目实际也不少,大家可以通过https://github.com/orgs/apache/repositories?language=go&type=all查询。其中还不乏优秀之作,比如:构建Q&A知识系统的answerApache Dubbo的go实现dubbo-goCDN实现trafficcontrolKubernetes原生的轻量级企业应用集成框架Camel KApache Arrow的Go实现以及针对开发过程的聚合数据平台devlake等。

我们知道:Apache项目在企业级应用和平台方面具有广泛的应用,从Go语言在Apache基金会项目中的使用比例的提升现象来看,Go在企业应用市场中的普及度和受欢迎程度确实有所增长。

2.2 Go语言排名

编程语言之间的竞争与争议,通常被称为“编程语言战争”(programming language war),它其实反映了不同技术群体和范式之间的碰撞。这些“火药味”比较浓的语言之争通常比较主观。近10年来,业界出现了一些被广泛接受的编程语言排行榜,它们基于一些相对客观的数据来反映不同编程语言在现实开发中的真实状态。但不同编程语言排行榜都有不同的数据来源和数据模型,单一的排行榜往往是“盲人摸象”,无法反映全貌。但目前又没有一个可以让我们一窥全貌的权威排行榜。因此,要想更客观地、更全面的反映一门编程语言的实际情况,我们需要将多个排行榜参照着看。

下面我们就来看看在目前世界上著名的编程语言排行榜上,Go语言在其中的最新排名情况(请注意:各个榜单的发布时间不同,导致各榜单的数据会有一定时间差)。

2.2.1 PYPL编程语言排行榜

PYPL编程语言流行指数是通过分析语言教程在谷歌上的搜索频率而创建的。语言教程被搜索的次数越多,说明该语言越受欢迎,原始数据来自Google Trends:


PYPL编程语言排行榜,数据时间:2023.12

2.2.2 IEEE Spectrum排行榜

IEEE Spectrum排行榜是通过调查来自全球软件工程师和招聘网站的数据,统计各语言的流行度的:


IEEE Spectrum排行榜,数据时间:2023.8

2.2.3 RedMonk编程语言排行榜

RedMonk排行榜是根据GitHub和Stack Overflow这两个开发者社区上的讨论数量来推算语言的受关注度。


RedMonk编程语言排行榜,数据时间:2023.5

2.3.4 Github Octoverse

GitHub Octoverse排行榜直观反映了过去一年GitHub上各编程语言的实际使用和流行趋势,是从开源项目量的维度来衡量编程语言活跃度的。在Top 10语言榜单上,2023年Go超越Ruby第一次跻身Github Top10语言:


Github Octoverse编程语言排行榜,数据时间:2023.11


Github Octoverse编程语言排行榜,数据时间:2023.11

2.3.5 Github Language Stats(githut)

Github Language Stats是一个个人项目,它基于github公开数据,按时间、pr数量、star数量等维度对各个语言在github上的使用情况进行分析:


Githut按PR数量,数据时间:2023第三季度


Githut按Star数量,数据时间:2023第三季度

2.3.6 TIOBE编程语言排行榜

TIOBE编程语言排行榜理论上来说,是世界上最知名的编程语言排行榜,它根据各大搜索引擎编程语言相关的搜索查询量来计算一个综合指数。但这些年TIOBE榜单数据的“上蹿下跳”,让开发者对该榜单是“又爱又恨”。下面是TIOBE index 2023年12月份的榜单:

当你看到Fortran排在Go的前面,你就get到该榜单的抽风式的“不靠谱”了:)。

综合上述6个榜单,我们可以看到Go语言的2023基本处于稳定发展状态,没有“大踏步”的前进,也没有意想不到的大幅退步。

今年在国内某乎上总有一些有关“Go在国内是否已凉”的话题,从上面实际情况来看,话题中那些抹黑Go的观点可以不攻自破了。有人会说Rust的强势上升对Go会有一定冲击,这的确不可否认,就像Go当年火速蹿升给Java带去一定冲击一样,这是一门编程语言在演进阶段必会经历的过程,没有什么值得大惊小怪的。5年后,Rust可能同样也会受到来自其他语言的冲击。

Go语言未来会变得如何,关键还要看Go团队对Go未来演进方向的把握是否得当以及Go社区与生态是否给力。2023年,Go团队也明确了未来的演进机制和策略,接下来我们就来看看。

3. Go的未来演进

2023年是Go语言开源的第14个年头,Go语言早已蜕下了少年期的青涩,进入到了青年期。这意味着它拥有了越来越成熟稳定的语言特性,同时生态系统也日益丰富完善。作为一门青壮年语言,Go语言在系统设计方面展现出的高度工程化思想,使其轻松应对复杂系统的构建。以go module为主的模块化支持帮助大规模程序更加清晰化,丰富的并发控制手段使其可以处理海量请求。与此同时,Go语言生态也在蓬勃成长——各种高质量框架应运而生,无数module可复用,大量的云原生组件可供选择。这为开发者极大减轻了从零开始搭建系统的工作量。

和我们人类一样,一门语言进入青年期后的成熟特征并不能完全掩饰其未来演进的迷茫!在Ken Thompson、Rob Pike相继退休后,Russ Cox成为了Go这艘大船的“掌舵者”,Russ Cox与Go团队对编程语言的思考,对Go语言价值观的判断将直接决定Go未来的航向。

好在,在2023年的GopherCon大会上,我们得到了Russ Cox的答案:那就是基于共同目标和数据驱动的决策。这里借用Russ Cox在演讲中给出的结论来看看具体的演进驱动机制:

  • 首先,Go需要不断变化,特别是随着计算世界的变化。
  • 其次,任何改变的目标都是为了使Go在软件工程中变得更好,尤其是在规模化(scaling)方面。
  • 第三,一旦我们确定了目标,达成共识的下一个最重要的部分是拥有共享数据来做出决策。
  • 第四,Go工具链遥测是增补我们现有调查和代码分析数据的重要数据来源。

综上来看,Go团队要“拥抱变化”,但不能“无头苍蝇”一样的胡乱改变,而是严谨地基于广泛的数据反馈,包括来自用户调查、vscode插件运行的用户反馈、全年进行的研究访谈和用户体验研究等,以及来自即将加入Go工具链的可选遥测(opt-in Telemetry)功能获取到的更多真实的Go使用数据。

相信在Go工具链的可选遥测(opt-in Telemetry)功能加入后,Go团队能基于这些用户数据拿到更准确地决策依据,继续让Go这艘大船行驶在正确、光明的航向上!

4. 小结

在2023年,Go语言继续保持了其稳定性和可靠性的特点。发布了两个大版本,Go 1.20和Go 1.21,其中语法特性的改变相对较少,注重修复和优化。然而,Go语言在其他方面仍然保持着求新和求变的态势。

Go语言团队致力于优化编译器、工具链、运行时和标准库,以提升生产力和运行时效率。引入了一些新的特性和优化措施,例如PGO(profile-guided optimization)技术的引入和优化、内存管理方面的改进等。同时,Go语言在软件工程领域也进行了一些创新,如简化项目创建的gonew工具、代码覆盖率的采集工具、供应链安全领域的govulncheck工具等。

Go语言始终保持对新技术、新趋势和社区的开放姿态。在2023年,Go语言对WASM和WASI的支持得到了进一步加强。同时,Go社区也积极响应并跟随Go团队的步伐,面对IT界出现的大语言模型等新兴技术,Go社区也在不断探索和应用。

总体而言,2023年对于Go语言来说是一个稳中求新、稳中求变的年份。Go语言保持着其简洁、高效和易用的特点,同时积极适应和采纳新的技术和需求,为开发者提供更好的开发体验和工具支持。

展望未来,Go团队已经明确了更加以共识和用户数据为驱动的演进机制,保证Go的发展方向与实际需求保持同步。随着可选的工具链遥测功能加入,相信他们能基于更丰富的用户数据做出更正确、更具预见性的正确决策。

我个人依旧坚持我之前的判断:Go将进入或已处于自己的黄金5-10年


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Go未来演进:基于共同目标和数据驱动的决策

本文永久链接 – https://tonybai.com/2023/12/10/go-changes

自从Go语言之父Rob Pike从Google退休并隐居澳洲后,Russ Cox便成为了Go语言团队的“带头大哥”,虽然其资历还无法与依旧奋战在一线的另外一位Go语言之父Robert Griesemer相比。如今,Russ Cox对Go语言未来的演化发展是很有“发言权”的,Go module的引入便是Russ Cox的重要决策之一。从Go社区来看,这些年来,以Russ Cox为首的Go团队对Go演进决策总体上是良性的、受欢迎的,比如Go module、Go泛型、Go对wasm的支持等,当然也有一些变化是受到质疑的,比如:Go 1.22版本很可能从试验特性到正式特性的loopvar等

注:我的极客时间《Go语言第一课》专栏中有对Go module和Go泛型的详细讲解,欢迎感兴趣的童鞋订阅阅读。

想必很多Gopher也和我一样,对Go团队就某一proposal的决策方式和依据很好奇 –到底他们是如何决定是否accept这个proposal的?Go语言后续该如何演化?向哪个方向发展演化?

今年9月份举办的GopherCon 2023上,Russ Cox代表Go团队做了名为“Go Changes”的主题演讲

在这个talk中,我们能找到一些答案。近期他重新录制了该演讲视频,并在其个人博客中放出。

本文就是基于这个视频内容进行整理加工后的文字稿,供国内广大gopher参考。


这是我在2023年GopherCon上做的一次演讲的重新录制视频。在这次演讲中,我和大家分享了三部分内容:为什么Go需要随着时间的推移而改变,我们如何应对Go的变化过程,以及为什么选择性遥测(opt-in telemetry)是这个过程中的一个重要且适当的部分。不过,这个演讲不是关于某个特定的Go特性变化,而是关于Go整体的变化过程,特别是我们是如何决定做出哪些改变的。

首先一个明显的问题是,为什么Go需要改变? 为什么我们不能对Go感到满意,然后将其束之高阁呢? 一个显而易见的答案是我们不可能一次就把事情做对,你对比一下上面图片中展示的第一版毛绒Go吉祥物和我们在GopherCon上发放的最终版本,你就能明白我的意思了。

但这里还有一个更深层次的答案:

我的一位前同事在他使用了多年的邮件签名中引用了生物学家兼科幻小说作家杰克·科恩(Jack Cohen)的一句名言。在这句名言中,科恩说:“我们生物学家使用的一个描述‘稳定(stable)’的专业词汇就是“死(dead)”。

所有的生命都在变化,适应新的环境,修复损伤等。编程环境也需要改变。除非我们想要Go死掉,否则它需要适应新的环境,比如新的协议、操作系统和重要用例。我们也需要发现并修复bug — 语言、库和生态系统的问题,这些问题只有随着时间的推移或Go发展到一定阶段和规模才会暴露出来。

Go必须改变,并与时俱进。这次演讲就是关于我们如何决定做出哪些改变

这次演讲分三个部分:

  • 第一部分是关于我们对Go的愿景和期望。
  • 第二部分是关于我们如何利用数据来决定做出哪些改变。
  • 第三部分是关于我们在Go工具链中增加选择性遥测的计划,以便更好地理解Go的使用情况和出现问题的地方。

到演讲结束时,你将了解我们考量和决定Go变化的过程,并了解数据在做出这些决定中的重要性,我希望你能理解为什么选择性遥测是一个很好的额外数据来源,甚至可能愿意在系统推出时就选择加入。

让我们从这个开始:我们希望Go发生什么样的变化?如果我们在这个基本问题上意见不一致,我们也就无法就具体的变化达成共识。

例如,我们是否应该在Go中添加一个Perl语句,让我们可以用Perl编写函数?

我认为我们不应该,但假设你有不同意见。为了解决这个问题,我们需要理解为什么我们持不同意见。

约翰·奥斯特豪特(John Ousterhout)写了一份名为“开放决策制定(Open Decision Making)”的好文档,内容虽然来自他在创业公司的经验,但它几乎完全适用于开源项目。

在这份文档中,他提出的最重要的观点之一是:如果一群聪明人面对同一个问题,并具有相同的信息,如果他们有相同的目标,那么他们很可能得出相同的结论

如果你和我在Go中是否要嵌入Perl这个问题上存在分歧,根本原因肯定是我们对Go目标有不同的理解,所以我们必须建立明确Go的目标。

Go的目标是更好的软件工程,特别是大规模软件工程。Go的独特设计决策几乎全部针对这个目标。我们已经多次阐述过这一点,包括在上述截图中的这两篇文章中。再说一次,Go的目标是更好的软件工程

现在我们来说说Perl。20年前,当我很年轻、甚至有些天真、Go还不存在的时候,我编写并部署了一个完全用Perl编写的大型分布式系统。我热爱Perl所擅长的东西,但它并不是以更好的软件工程为目标。如果我们在这一点上有分歧,那么我可能应该定义一下我所说的软件工程是什么意思。

注:如果要理解Go以更好软件工程为目标,或是Google的软件工程理念,可以阅读一下《Software Engineering at Google》这本佳作。

我喜欢说,当你给编程加入时间和其他程序员时,软件工程就出现了。编程意味着让一个程序工作。你有一个要解决的问题,你编写一些代码,运行它,调试它,得到答案,完成。这就是编程,这已经够难的了。

但是当那段代码不得不日复一日地继续工作时会发生什么,甚至和其他人一起对它进行维护?那么你需要添加测试,以确保你修正后的bug不会在6个月后由你自己或是一个不熟悉这段代码的新团队成员重新引入。这就是为什么Go从第一天开始就内置了对测试的支持,并建立了一种文化,那就是对任何bug的修复或新增代码都要添加测试。

那么随着时间的流逝,当代码必须在Go本身发生改变的情况下继续工作时会发生什么?那么我们需要强调兼容性,这是Go1版本以来一直在做的。事实上,Go 1.21版本发布了许多兼容性改进,我在2022年的GopherCon上对此有过介绍。

随着代码量的增长,如果需要某种全局清理时该怎么办?你需要工具,而不可避免的第一个绊脚石是那些工具需要模仿代码的格式化风格来编辑,以避免出现无关的差异。gofmt的存在是为了支持goimports、gorename、go fix和gopls等工具,以及你自己可能使用我们提供的包编写的自定义工具。

既然提到了软件包,当你使用其他人提供的软件包时,不可避免的第一个绊脚石是多个人会用相同的名字(比如sqlite或yaml)编写软件包。那么我们如何在一个给定的程序中识别究竟使用哪个了呢?为了在一个去中心化的方式无歧义地回答这个问题,Go使用URL作为包导入路径。

随着时间的推移,下一个问题是挑选使用特定软件包的哪个版本,并决定该版本是否与所有其他依赖项兼容。这就是为什么Go提供了modules、workspaces、Go modules mirror镜像和Go module校验和数据库。

接下来的问题是每个人的代码都有bug,包括安全bug。你需要了解关于最重要bug的信息,这样你就知道需要更新到已修复的版本。这就是为什么我们添加了Go漏洞数据库和govulncheck,Julie也在GopherCon上谈到了这一点,当有视频链接时我会在下面添加。

以上是较大的例子,但也有小的例子,比如添加新的协议如HTTP/3,移除对过时平台的支持,以及修复或废弃容易出错的API,以避免大型代码库中的常见错误。

这把我们带到了Go提案过程(Proposal Process),这是我们对是否接受(accept)和拒绝(decline)哪些变更做出决定的方式:

当我们考虑这些决定时,使用数据非常重要,这可以帮助我们达成共识。

简单地说,任何人都可以在Go的GitHub问题跟踪器上提出Go更改提案(Change Proposal)。然后,在该问题上进行讨论,我们试图在参与者之间就是否接受或拒绝该建议达成共识,或者该建议需要做出什么修改才能被接受。

随着时间的推移,我们越来越欣赏约翰·奥斯特豪特在他的观察中提出的第二句话的重要性:如果面对问题的人不仅共同的目标,还有共同的信息,他们很可能会达成共识。

在Go的早期,只有我们几个人做决定。我们根据技术判断和直觉做出决定,这些判断和直觉是基于我们过去的经验。那些经验就是我们使用的信息。由于我们的过去经验有足够的重叠,我们大多数时候能达成共识。大多数小项目都是这种工作方式。

随着决策涉及的人数大大增加,共享经验就会减少。我们需要一个新的共享信息来源。我们发现的最好信息来源是收集实际数据,然后将这些数据作为共享信息来做决策。但是我们从哪里获得这些数据呢?对Go来说,我们有许多潜在的来源,每一个都适合具体的决策类型。在这里,我将向你展示其中的一些。

一个数据来源是与Go用户交谈。我们以各种方式做到这一点:

首先是Go用户调查,我们从2016年开始每年做一次,最近开始一年做两次。调查非常适合了解Go最流行的用途以及人们面临的最常见问题。多年来,最常见的问题是缺乏依赖管理和泛型。我们使用这些信息将开发Go模块和泛型作为优先事项。

另一个数据来源是我们可以在VSCode中使用VSCode Go插件运行的调查。这些调查可以帮助我们了解VSCode Go体验的实效性。

来自用户的最后一个直接数据来源是我们全年进行的研究访谈和用户体验研究。这些研究允许我们从小规模的用户群体中识别模式或获取更多关于特定主题的信息。

调查和访谈通过与用户交谈来收集数据。另一个数据来源是阅读代码:我们可以分析已发布的开源Go module代码。

例如,在添加新的“go vet”检查之前,我们会在开源代码库的一个子集上运行它,然后读取一些随机样本的结果,看检查是否指出了真实的问题,以及它是否有太多的假阳性。

在Go 1.22版本,我们计划添加一个go vet检查,检查对append的调用是否没有append任何内容。这里有检查器标记的两段代码:

顶部的一段代码表明开发人员可能认为append总是复制其输入slice。底部的一段代码可能是正确的,但难于措辞来描述。

这里还有另外两段代码:

在顶部的一段中,或者for循环从未运行,或者它永远不会完成,因为e.Sigs的长度永远不会改变。底部的代码也似乎是一个清晰的bug:代码正在仔细决定将消息追加到哪个列表中,然后它没有将其追加到任何一个列表中。

由于我们对样本代码段进行的所有采样都是可疑的或完全错误的,我们决定添加该检查。在这里,数据比直觉更好。

所有这些方法都是在少量样本上工作。对于典型的代码分析,我喜欢手动检查100个样本,与世界上所有Go代码的量相比,这只是一个微小的比例。最后一份Go开发者调查有不到6000名受访者,而全世界可能有300万Go开发者,样本比例不到1%。

一个很好的问题是为什么这些极小的样本能告诉我们有关更大人群的信息?答案是抽样精度只依赖于样本数量,而不依赖于总体规模。

这乍一看似乎反直觉,但假设我有一个装有100万只Go吉祥物的大箱子,我随机拿出两个。首先我拿到一个蓝色的,然后我拿到一个粉红色的。根据这两个样本,我估计箱子中的吉祥物大约一半是蓝色的,一半是粉红色的。但如果我告诉你箱子里有粉红色、蓝色和灰色的吉祥物,你是否会感到十分惊讶? 不会非常惊讶!如果箱子正好分三分之一粉红色、蓝色和灰色,那么这9对颜色组合中的每一对都同样可能:

得到一个非灰色吉祥物的机会是2/3,得到两个的机会就是2/3的平方,即4/9。没看到灰色的情况出现概率将近一半。这就是为什么我们不会非常惊讶的原因。

现在假设我取出100只,有48只蓝色和52只粉红色。我再次估计箱子大约一半是蓝色,一半是粉红色。现在如果我告诉你箱子里有粉红色、蓝色和灰色的吉祥物,你会有多惊讶?你应该会非常惊讶。

事实上,你完全不应该相信我。如果那是真的,得到100只连续的非灰色吉祥物的机会是2/3的100次方,约等于10的负48次方:

随机出现这种情况的可能性为零。要么我在说谎,要么我没有随机抽取。可能所有的灰色吉祥物都在箱子底部,我没有抽取到足够深的地方。

请注意:这都不依赖于箱子中有多少只Go吉祥物,它只取决于我们取出了多少只。用于特定预测精度的数学更复杂,但具有相同的效果:只有样本数量重要,箱子中的吉祥物数目不重要

一般来说,手工计算这些数学太困难了,所以这里有一个表格,你可以在我的博客上找到:

它说明,如果你提取100个样本并根据这些样本估计百分比,那么90%的时间你的估计将在真实百分比的正负8%之内。99%的时间它们将在13%之内。如果像Go调查中那样有5000个样本,那么90%的时间估计误差在正负1%之内,99%的时间在正负2%之内。超过这个数量,我们实际上不需要更多样本。

有一个注意事项是样本需要是随机的, 或者至少与你正在估计的内容不相关。你不能只从箱子的顶部抽取吉祥物,然后对整个箱子做出断言。

如果你避免了这个错误, 那么当你试图估计一个新的API是否有用或者某个特定的vet check是否值得的时候, 花一个小时左右手动检查100个样本是合理的。如果是一个坏主意, 那将很快显现出来。而如果看起来是一个好主意, 再花几个小时检查更多的样本, 无论是手动检查还是用程序检查,都会大大提高你的估计准确性。与做出错误决策的代价相比,这是一个非常小的成本。

简而言之,采样的魔力在于将许多一次性估计转变为可以手动或用少量数据完成的工作。这就是为什么我们已经看到的所有数据来源都能够相当好地代表整个Go开发者群体的原因。

现在进入演讲的第三部分:Go工具链中的遥测(Telemetry):

遥测也将是Go开发者使用的一个小样本,但它应该是一个有代表性的样本,并且回答不同的问题,而不是调查和代码分析所做的问题。

遥测始终是一个有争议的话题,特别是对于开源项目来说,所以让我从最重要的细节开始说起:上传遥测报告是完全自愿和选择加入的:

除非你运行一个显式命令选择加入数据收集,否则不会上传任何数据。而且,这不是那种上传你的全部活动的详细跟踪的遥测系统。这种遥测也只适用于我们作为Go发行版的一部分分发的命令,比如gopls、go命令和编译器(compiler),它不会涉及你构建的任何程序

在我更详细地描述完这个系统之后,我希望你会发现你会愿意选择加入这个遥测系统。实际上,我们给自己设定的主要设计限制是,即使由其他人运行,我们也愿意选择加入该系统。

在我以2023年11月的录制这个内容时,该系统刚刚开始运行,只有少数人被要求在VSCode Go中选择加入gopls遥测。所以总体来说,你现在还不能选择加入。但希望很快你就可以了。

在我们深入了解细节之前,遥测的动机是它提供了与调查和代码分析不同的信息。它主要提供的两个类别是使用信息(Usage Information)和故障信息(Breakage Information)。调查让我们能够询问关于Go使用的广泛问题,但对于详细的使用信息来说并不好。那将是太多问题,对于调查对象来说,90%的问题要回答”no”是一种浪费时间。

这个幻灯片显示了我们在之前的版本中警告过即将删除的Go功能列表。列表中的最后一项,buildmode=shared,是我们试图移除的功能,但在事先警告后,至少有一个用户提出了异议,我们将其保留了下来。即便如此,buildmode=shared与Go module基本不兼容,所以它的使用可能非常有限。但我们没有数据,所以它仍然存在于代码库中。遥测可以为我们提供基本的使用信息,以便我们可以基于数据而不是猜测做出这些决策。

另一个重要的类别是故障信息:

如果Go工具链明显有问题,我们希望在GitHub上收到错误报告。但是Go工具链也可能以用户注意不到的微妙方式出现问题。一个例子是,在macOS上的Go 1.14到Go 1.19的版本中,标准库包的二进制文件在预先构建时使用了非默认的编译标志,这是一个意外,这使得它们看起来像是过时了,Go命令在运行时会重新编译它们,这意味着如果你的程序导入了net包,你需要安装Xcode中的C编译器来构建程序。我们希望Go能够自行构建纯Go程序,而无需其他工具链。因此,要求安装Xcode是一个bug。但是我们没有注意到这个问题,也没有用户在GitHub上报告它。遇到这个问题的人似乎只是安装了Xcode并继续进行了工作。遥测可以提供基本的性能指标,比如标准库缓存命中率,这样Go工具链的开发人员即使用户没有意识到这个问题,也能注意到这个问题。

另一个例子是编译器的内部崩溃:

Go编译器在程序的第一个错误处不会停止。它会继续进行,尽可能多地查找和报告不同的错误。但是有时,继续分析已知错误的程序会导致意外的panic。我们不希望向用户显示这样的崩溃。相反,编译器会从panic中恢复,并且仅报告已经发现的错误。这样,Go用户可以纠正这些错误,这也可能纠正隐藏的panic。用户的工作不会因为看到编译器崩溃而中断。这对用户来说是好的,但是Go工具链的开发人员仍然希望了解这个崩溃并修复这个错误。遥测可以确保即使用户不知道这个错误,但我们还能了解到这个错误。

为了收集使用情况和故障信息,Go遥测设计记录“计数器和崩溃”:

像go命令、Go编译器或gopls这样的Go工具链程序可以定义命名事件计数器,并在事件发生时递增计数器。事件还可以按堆栈跟踪单独计数。这些计数器在本地的磁盘文件中维护,每次保留一周的时间。在幻灯片上,gopls和其他工具正在将计数器写入每周的文件中。

每周一次,Go工具链中的上传程序(uploader)将从遥测服务器获取一个“上传配置”,其中列出了该周收集的特定事件名称。只有在遥测特定的提案审查过程达成共识后,才会更改该配置。该配置作为一个模块(module)提供,以保护下载的完整性,并保留过去配置的公共记录。然后,上传程序仅上传上传配置中列出的计数器。在幻灯片上,上传程序仅为gopls发送一份报告,仅包含少量计数器,即使磁盘上可能还有更多计数器。报告中包含关于使用gopls的编辑器的统计信息,以及关于完成请求的延迟的信息,还有一个发生了一次的gopls/bug事件,其中包含一个栈跟踪。

请注意,上传的数据中没有事件跟踪或任何用户数据,只有计数器、已在公共上传配置中列出的事件名称,以及Go工具链程序中的函数名称。还要注意,栈跟踪不包括任何函数的参数,只有函数名称,因此没有用户数据。

开源中的遥测可能会在拥有数据访问权限和没有数据访问权限的人之间产生信息失衡。我们希望避免这种情况。请记住奥斯特豪特规则:为了达成共识,我们需要每个人拥有相同的信息。由于Go的遥测上传不包含任何敏感数据,并且是在明确的选择同意的情况下收集的,我们可以完整地重新发布这些报告,以便任何人都可以进行任何数据分析。我们还将发布一些基本的图表,用于做出决策。我们唯一可能看到但没有重新发布的是报告来自哪些IP地址,我们的服务器会将这些信息与报告一起记录。

一个明显的问题是,是否有足够多的人选择启用遥测,以使数据足够准确以做出决策。幸运的是,采样的神奇之处在于可以帮助解决这个问题。

全球大约有300w Go开发者。当系统准备就绪并要求人们启用遥测时,即使只有千分之一的开发者选择参与,也会有3000名开发者,根据我们的图表显示,误差不到3%,置信度为99%。如果全球三分之二的Go开发者启用了遥测,那将是20000个样本,误差不到1%,置信度为99%。除此之外,我们实际上不需要更多的样本。如果我们持续获得更多的报告,我们可以调整上传配置,告诉系统在某个特定的周选择随机不上传任何东西。例如,如果有20万个系统选择了参与,我们可以告诉每个系统在任何给定的周上传的概率为10%。因此,即使我们预计选择参与率会很低,系统应该能够运行得很好,随着选择参与率的提高,Go遥测将从任何给定系统收集更少的数据。当然,这使得每个选择参与的人对我们来说更加重要。目前来说,Go遥测对于你们中的任何人来说都还没有准备好,但当准备好时,我希望你们会选择参与。

在结束之前,我希望你们从演讲中获得以下几点:

首先,Go需要不断变化,特别是随着计算世界的变化。

其次,任何改变的目标都是为了使Go在软件工程中变得更好,尤其是在规模化(scaling)方面。

第三,一旦我们确定了目标,达成共识的下一个最重要的部分是拥有共享数据来做出决策。

第四,Go工具链遥测是增补我们现有调查和代码分析数据的重要数据来源。

最后,在整个演讲中,虽然涉及到了数据和适当的统计,但我们评估的想法、假设和潜在的变化始终始于个人故事和对话。我们喜欢听到这些故事,并与你们所有人讨论如何使用Go,关于什么有效和什么无效。所以,请无论在什么情况下,无论是在会议上、邮件列表上还是在问题跟踪器上,请确保让我们知道Go对你们的工作情况以及存在的问题。我们总是很乐意听到这些。非常感谢。


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