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Go,13周年[译]

本文永久链接 – https://tonybai.com/2022/11/11/go-opensource-13-years

在中华大地的老百姓抱着手机进行双十一购物节狂欢,忙着支付尾款和秒杀的时候,Go核心团队的Russ Cox代表Go语言项目团队在Go官博上发表了《Thirteen Years of Go》的博文,纪念Go语言开源13周年,并对2021年以来Go语言的演进进行了归纳总结,对Go在其第14个年头将要做的改进也做了简单的说明。这里对博文做简单翻译,供大家参考。


今天,我们庆祝Go开源版本的十三岁生日。从今天起,Go将正式步入青少年阶段

译注:teenager:青少年;13岁到19岁的年轻人

对于Go来说,过去的一年是不平凡的一年。在这一年里发生的最重要的事件是Go 1.18版本在3月份的发布,这个版本带来了许多改进,其中最显着的是Go工作区模糊测试Go泛型

Go工作区使得同时处理多个module变得容易,尤其是当你维护一组彼此有依赖关系的module时。若要了解Go工作区,请参阅Beth Brown的博客文章“熟悉工作区”工作区参考文档

模糊测试(Fuzzing)是一个新功能特性,它可以帮助你查找出代码无法正确处理的输入。你只需定义一个接受任何输入数据的模糊测试,然后模糊测试会尝试不同的随机输入,这个过程由代码覆盖率指导,并努力尝试使模糊测试执行失败。在开发对任意输入(甚至是攻击者控制的输入)具有鲁棒性的代码时,模糊测试尤其有用。若要了解有关模糊测试的详细信息,请参阅教程“模糊测试入门”模糊测试参考文档,并留意凯蒂·霍克曼(Katie Hockman)在GopherCon 2022上的演讲“Fuzzing Test made Easy”,这个演进的视频应该很快就会上线的。

泛型,很可能是Go开发者最需要的功能特性(译注:来自Go官方调查数据),它在Go中增加了参数多态性机制,以支持编写可适配各种不同类型的代码,并且仍不会失去编译时静态检查的保证。要了解有关泛型的更多信息,请参阅教程“泛型入门”。更多详细信息,请参阅博客文章《泛型简介》“何时使用泛型”,或是来自Go Day 2021年谷歌开源直播“在Go中使用泛型”以及来自GopherCon 2021由Robert Griesemer和Ian Lance Taylor共同的演讲“Generics”

与Go 1.18版本相比,今年8月份发布的Go 1.19版本显得有些波澜不惊,这与该版本专注于完善和改进Go 1.18引入的功能特性以及内部稳定性改进和优化不无关系。Go 1.19的一个明显变化是增加了支持Go文档注释中的链接、列表和标题。另一个则是为垃圾回收器添加了软内存限制(soft memory limit),这在容器工作负载中特别有用。有关最近的垃圾回收器改进的更多信息,参见Michael Knyszek的博客文章“Go Runtime:4 Years later”、他的演讲“Respecting Memory Limits in Go” 以及新的“Go垃圾收集器指南”

我们一直努力让Go代码开发可以更优雅的扩展,支持更大规模的代码库,我们在VS Code Go和Gopls语言服务器上的工作就致力于此。今年,Gopls的工作聚焦于提高稳定性和性能,同时提供了对泛型以及新的代码分析的支持。如果你还没有使用VS Code Go或Gopls,不妨尝试一下。可以看看苏茜·穆勒(Suzy Mueller)的演讲“使用Go编辑器构建更好的项目”。 作为奖励,在VS Code 中调试Go通过Delve原生对调试适配器协议(Debug Adapter Protocol)支持而变得更加可靠和强大。最后试试苏茜的《调试寻宝记》吧!

开发规模的另一部分是项目中依赖项的数量。Go 12岁生日后的一个月左右,Log4shell漏洞的出现为行业敲响警钟,关于供应链安全的重要性得以提升。Go的module系统是专门为此而设计的,帮助您了解和跟踪依赖项,确定您正在使用哪些特定的依赖,并确定其中是否有任何已知漏洞。菲利波·瓦尔索达的博客文章“如何缓解供应链攻击” 概述了我们的方法。9月,我们通过Julie Qiu的博客文章“Vulnerability Management for Go”发布了Go漏洞管理方法预览版,这项工作的核心是一个新的、精心策划的漏洞数据库 和一个新的govulncheck命令,它使用高级静态分析来消除大多数误报。

我们为了了解Go用户而付出的努力之一是我们的年度Go年终调查。今年,我们的用户体验研究人员还增加了一个轻量级的年中Go调查。我们的目标是收集足够的回复,使其具有统计意义,而这也不会成为整个Go社区的负担。有关结果,请参阅Alice Merrick的博客文章“Go开发者调查2021年结果”和托德·库列萨的文章“Go开发者调查2022 年第二季度结果”

随着世界开始恢复更多地旅行,我们也很高兴在2022年的Go技术会议上亲自见到你们中的许多人,特别是7月在柏林举行的GopherCon欧洲大会和10月在芝加哥举行的GopherCon。上周,我们在谷歌开源直播上举办了一年一度的虚拟活动Go Day。 以下是我们在这些活动上的一些演讲:

今年的另一个里程碑是出版了“Go编程语言和环境”, 作者是Russ Cox、Robert Griesemer、Rob Pike、Ian Lance Taylor和Ken Thompson,文章发表在“ACM通信”中。 这篇文章,由Go的原始设计者和实现者解释了我们认为是什么让Go如此受欢迎和富有成效。 简而言之,Go 的工作重点是提供完整的开发环境。针对整个软件开发过程,重点是扩展到大型软件工程工作和大型部署。

在Go的第14个年头,我们将继续努力使Go成为用于大规模软件工程的最好的环境。我们计划特别关注供应链安全,提高兼容性和结构化日志记录,所有这些都已在这篇文章中有链接。当然还会有很多其他改进,包括profile-guided optimization等。

谢谢!Go一直远远超过Google的Go团队所做的。感谢你们所有人——我们的贡献者和Go社区中的每个人——感谢您的帮助使Go成为今天的成功编程环境。我们祝愿你在来年一切顺利。


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Ian Lance Taylor:Go泛型使用的一般准则

本文永久链接 – https://tonybai.com/2021/11/07/using-generics-in-go

在近期Google Open Source LiveGo Day 2021环节Go泛型的主要设计者Ian Lance Taylor做了Using Generics in Go的简短演讲(国内地址在这里)。这篇演讲的重点不是即将于Go 1.18版本降临的Go泛型的语法细节,而是介绍目前Go核心团队在设计、实现以及内部实践Go泛型的过程中积累的一些实践经验。Ian将这些经验总结成了这么一段小视频,旨在Go泛型落地之前,为Go社区提供一些Go泛型使用的通用指导原则。这里将演讲内容整理出来,供大家参考。

我们将于2022年2月的Go 1.18版本中提供泛型。

什么是泛型?

泛型可以让你先来编写数据结构和函数,然后在使用时指定其中的类型。当然,当前Go语言中的函数也有形式参数(parameter)。但有了泛型后,函数可以支持一类新的形式参数(parameter),这类形式参数被称为“类型参数(type parameter)”。当前不支持任何参数的类型也可以拥有自己的类型参数。带有类型参数的函数与类型可以通过类型实参(type argument)进行实例化。对于类型参数,我们会用“实例化”而不是调用(call),因为整个操作发生在编译阶段,而不是运行阶段。

类型参数定义了约束(constraints),这些约束限制了允许的类型实参集合,这与普通形参通过类型限制允许的实参集合类似。比如下面这个例子:

看看MapKeys这个函数,它接受一个map类型形参,返回一个包含该map所有key的切片。在Go中,我们很容易这对特定的map类型实现这个函数。上面的例子就是一个针对map[string]int类型形参的实现。但对你要使用的特定map类型,你需要编写一个该函数的不同副本,或者你也可以通过标准库的reflect(反射包)来实现这个函数。但后者实现起来很笨拙并且性能相对来说也不高。使用reflect包来实现非常复杂,这里我就不举例了。

或者,你用类型参数来实现它:

使用类型参数,你只需要实现一遍这个函数,它便可以支持所有map类型,并且编译器可以对传入的参数进行充分的类型检查。这里类型参数命名为K和V。而之前例子中类型为map[string]int的普通形参m在这个例子中的类型为map[K]V。类型参数K是map的key的类型,它应该是可比较的(comparable)。在例子代码中,我们通过为K增加表述这一要求的约束。你也可以将其视为类型参数的元类型(meta type)。它就是是一个预声明的约束comparable。类型参数V可以使任意类型,所以它的约束是预声明的约束any,该约束顾名思义,意味着V可以是任意类型。函数体与原先一样,除了变量s的类型变为了元素类型为K的切片类型,而不再是元素类型为字符串的切片了。

泛型这个新语法特性还有很多语法细节,但我在这里不会详说。重要的是你知道函数可以拥有类型参数了,另外虽然这个例子没有展示,但实际上类型本身也可以有类型参数。你可以通过https://golang.org/s/generics-proposal这个链接页面了解关于泛型特性的更多细节。

什么情况适合使用泛型

我今天要谈的不是什么是泛型或如何使用泛型,我要谈的是什么情况下适合使用泛型以及什么情况下不适合使用泛型。更明确来说,我在这里将给出一些通用的指导建议,但它们不是不可违反的硬性规定。具体情况,你自己来判断。如果你不能确定,你可以参考下面我要讲解的内容。

首先,我们先来说说Go编程的一般指导规则。我们通过编写代码来编写Go程序,而不是通过定义类型。当涉及泛型时,如果你编写Go代码时,总是在尝试定义类型参数的约束,那你可能走错路了。你应该从编写函数开始,如果你明确了类型参数会有用,那么后续为函数添加类型参数非常容易。

让我们看一下什么情况下类型参数很有用。

类型参数的一种有用的情况是当编写的函数的操作元素的类型为slice、map、channel等特定类型时。如果一个函数接受这些类型的形参,并且函数代码没有对参数的元素类型作出任何假设,那么使用类型参数可能会非常有用。例如,我们之前看到的MapKeys函数。那个函数返回map中所有key组成的切片。函数对Map key的类型没有做任何假设,这让MapKeys函数成为使用类型参数的一个很好的候选者。正如我之前提到过的,此类使用类型参数的函数的另外一个替代方案通常是使用反射(reflection)。那是一个更笨拙的编程模型,并且它无法进行静态类型检查,运行起来也更慢。

另一个相似的适合使用类型参数的情况是编写通用数据结构。所谓的通用数据结构,我指的是像切片或map,但Go语言没有提供原生支持的类型。比如一个链表或一个二叉树。今天,需要这类数据结构的程序会使用特定的元素类型实现它们,或使用接口类型(interface{})实现。使用类型参数替换特定元素类型可以实现一个更通用的数据结构,这个通用的数据结构将可以被其他程序所复用。用类型参数替换接口类型通常也会让数据存储的更为高效。在一些场合,使用类型参数替代接口类型意味着代码可以避免进行类型断言(type assertion),并且在编译阶段还可以进行全面的类型静态检查。比如下面这个例子:

这是使用了类型参数的二叉树结构的一个可能实现。这是一个类型使用类型参数的例子。树中每个叶子节点(leaf)都包含一个类型参数T类型的值。当我们用某个具体类型实参对这个树结构进行实例化时,类型实参的值将直接存储在叶子节点中,它们不会被存储为interface类型的值。下面是这个树类型的一个方法实现:

无需过于关注代码的实现细节或代码的风格,重点在于这是一个类型参数合理使用的示例,因为这个树结构以及上述方法的实现代码多是与元素类型T无关的。这个数据结构的确需要知道如何比较元素类型T的值,它使用一个传入的比较函数来进行元素的比较。你可以看到在上面代码的第四行,它调用了bt.cmp函数。除此之外,类型参数没有任何其他作用。

这个二叉树的例子为我们展示了另外一条一般原则:当你需要使用像比较函数这样的功能时,最好使用函数而不是方法。我们本可以将这个二叉树结构定义为其元素类型需要实现一个compare方法或less方法,我们可以通过定义一个需要compare或less方法的约束来实现。这就意味着任何用来实例化这个树结构的类型实参必须包含这样一个方法。但是这就意味着任何想用一个简单类型int来实例化这个树结构的开发者都必须定义一个带有compare方法的自定义int类型。同时这样意味着任何想用自定义类型实例化这个树结构的开发者也都要为其自定义的类型定一个compare方法,即便这本不需要。

如果我们像上面示例中代码那样,定义一个接受一个函数的树结构,那么传入一个期望的compare函数十分容易。并且如果元素恰好拥有compare方法,我们可以简单的以element.compare形式传入method expression来作为比较函数即可。换句话说,将方法转换为函数比向一个类型添加一个方法要容易的多。因此,对于通用数据结构,最好使用函数,而不是编写一个需要方法的约束。

另外一个类型参数有用的情况是当不同类型需要实现一些通用方法,并且不同类型的方法实现看起来都相同。比如考虑一下标准库sort包的sort.Interface,它需要实现它的类型实现三个方法:Len、Swap和Less。下面这个例子展示了一个sliceFn,一个为任意类型实现sort.Interface而定义的泛型类型:

对于任意slice类型,Len与Swap方法的实现都相同。Less方法需要一个比较函数,这就是sliceFn名字中Fn部分的功能,和我们在之前树结构例子中一样,当我们创建一个sliceFn时,我们传入一个函数。下面的代码演示了如何使用sliceFn对任意切片进行排序:

这里,对于任何slice类型,我们都使用类型参数去实现sort.Interface的方法。类型参数非常适合这个例子,因为对于所有切片类型来说,这些方法的实现都相同。

现在我应该说一下:Go 1.18版本很大可能会包含一个使用比较函数做切片排序的通用函数,并且这个通用函数很大可能不会使用sort.Interface,但即便这个示例今后可能没有用处,但其观点仍然是对的。

当你需要实现的相关类型的方法看起来都一样时,使用类型参数是合理的。

什么情况不宜使用泛型

现在让我们来讨论这个问题的另一面:什么情况不宜使用泛型。

什么情况下,使用类型参数不是一个好主意呢?

Go拥有interface类型。接口类型已经支持了一定程度上的通用机制。例如:广泛使用的io.Reader接口提供了一种从任意含有信息的值,或生产类似随机数生成器的地方读取数据。

如果你对于某一类型的值所要做的全部操作仅仅是在那个值上调用一个方法,请使用interface类型,而不是类型参数。io.Reader易读且高效。没有必要使用一个类型参数像调用Read方法那样去从一个值中读取数据。例如,不要像下面这样编写代码:

我们可以不用类型参数实现相同功能的函数。省略类型参数将使得函数更简洁易读易实现,并且运行时间可能是相同的。

最后强调一点,开发者(尤其是那些熟悉C++的)可能会假设,使用特定类型实参实例化的函数往往比使用虚拟方法的代码运行稍快。我说虚拟方法,是因为C++使用的是虚拟方法。就本次演讲而言,C++所说的虚拟方法类似于Go语言中的接口方法。当然在Go语言中,具体的细节还取决于编译器。

与使用接口方法的类似代码相比,使用类型实参实例化的函数很有可能并不是更快。因此,不要出于效率考虑使用类型参数。使用类型参数的原因是它们让你的代码更清晰。如果是它们让你的代码变得更复杂,就不要使用

现在回到类型参数与接口类型之间的选择。当不同的类型使用一个共同的方法时,考虑该方法的实现。前面我们说过,如果一个方法的实现对于所有类型都相同,则使用类型参数;相反,如果每种类型的实现各不相同,请使用不同的方法,不要使用类型参数。例如,从文件读取的实现与从随机数生成器读取的实现完全不同。这意味着我们要编写两种不同的读取方法,并且两种方法都不应使用类型参数。

虽然我今天仅提到了几次,Go也有反射。反射确实允许进行某种通用编程,它允许你编写适用于任何类型的代码。如果某些操作必须支持甚至没有方法的类型,那么接口类型便不起作用。并且如果每种类型的操作都不同,请使用反射。这方面的一个典型例子是json编码包。我们不要求我们编码的每个类型都支持MarshalJSON方法,因此我们不能使用接口类型。但是对整数类型进行编码与对结构类型进行编码完全不同,因此我们不应该使用类型参数。json包使用的是反射。相关代码太复杂,这里就不展示了。如果你有兴趣,可以查看go源码。

一个简单的准则

最后,整个talk可总结为一条简单的准则,如果你发现自己多次编写完全相同的代码(样板代码),各个版本之间唯一的差别是代码使用不同的类型,请考虑是否可以使用类型参数。换一种表达方法,在你注意到自己要多次编写完全相同的代码之前,应该避免使用类型参数。

感谢聆听。希望你在泛型特性推出后,能谨慎合理的使用go泛型。


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