Go语言设计理念 设计模式go语言实现

go语言是一种什么语言

Go语言是谷歌推出的一种全新的编程语言，可以在不损失应用程序性能的情况下降低代码的复杂性。谷歌首席软件工程师罗布派克(Rob Pike)说：我们之所以开发Go，是因为过去10多年间软件开发的难度令人沮丧。

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Go是谷歌2009发布的第二款编程语言。2009年7月份，谷歌曾发布了Simple语言，它是用来开发Android应用

Go Logo

的一种BASIC语言.

北京时间2010年1月10日，Go语言摘得了TIOBE公布的2009年年度大奖。该奖项授予在2009年市场份额增长最多的编程语言。

谷歌资深软件工程师罗布·派克(Rob Pike)表示，“Go让我体验到了从未有过的开发效率。”派克表示，和今天的C++或C一样，Go是一种系统语言。他解释道，“使用它可以进行快速开发，同时它还是一个真正的编译语言，我们之所以现在将其开源，原因是我们认为它已经非常有用和强大。”

2007年，谷歌把Go作为一个20%项目开始研发，即让员工抽出本职工作之外时间的20%， 投入在该项目上。除了派克外，该项目的成员还有其他谷歌工程师也参与研发。

派克表示，编译后Go代码的运行速度与C语言非常接近,而且编译速度非常快，就像在使用一个交互式语言。现有编程语言均未专门对多核处理器进行优化。Go就是谷歌工程师为这类程序编写的一种语言。它不是针对编程初学者设计的，但学习使用它也不是非常困难。Go支持面向对象，而且具有真正的闭包(closures)和反射 (reflection)等功能。

在学习曲线方面，派克认为Go与Java类似，对于Java开发者来说，应该能够轻松学会 Go。之所以将Go作为一个开源项目发布，目的是让开源社区有机会创建更好的工具来使用该语言，例如 Eclipse IDE中的插件。

在谷歌公开发布的所有网络应用中，均没有使用Go，但是谷歌已经使用该语言开发了几个内部项目。派克表示，Go是否会对谷歌即将推出的Chrome OS产生影响，还言之尚早,不过Go的确可以和Native Client配合使用。他表示“Go可以让应用完美的运行在浏览器内。”例如，使用Go可以更高效的实现Wave，无论是在前端还是后台。

Go 同时具有两种编译器，一种是建立在GCC基础上的Gccgo，另外一种是分别针对64位x64和32位x86计算机的一套编译器(6g和8g)。谷歌目前正在研发其对ARM芯片和Android设备的支持。派克表示，“Android手机存在的问题是，我们一直没有一个数学协处理器。

Go语言设计与实现（上）

基本设计思路：

类型转换、类型断言、动态派发。iface，eface。

反射对象具有的方法：

编译优化：

内部实现：

实现 Context 接口有以下几个类型（空实现就忽略了）：

互斥锁的控制逻辑：

设计思路：

（以上为写被读阻塞，下面是读被写阻塞）

总结，读写锁的设计还是非常巧妙的：

设计思路：

WaitGroup 有三个暴露的函数:

部件：

设计思路：

结构：

Once 只暴露了一个方法：

实现：

三个关键点：

细节：

让多协程任务的开始执行时间可控（按顺序或归一）。（Context 是控制结束时间）

设计思路： 通过一个锁和内置的 notifyList 队列实现，Wait() 会生成票据，并将等待协程信息加入链表中，等待控制协程中发送信号通知一个（Signal()）或所有（Boardcast()）等待者（内部实现是通过票据通知的）来控制协程解除阻塞。

暴露四个函数：

实现细节：

部件：

包： golang.org/x/sync/errgroup

作用：开启 func() error 函数签名的协程，在同 Group 下协程并发执行过程并收集首次 err 错误。通过 Context 的传入，还可以控制在首次 err 出现时就终止组内各协程。

设计思路：

结构：

暴露的方法：

实现细节：

注意问题：

包： "golang.org/x/sync/semaphore"

作用：排队借资源（如钱，有借有还）的一种场景。此包相当于对底层信号量的一种暴露。

设计思路：有一定数量的资源 Weight，每一个 waiter 携带一个 channel 和要借的数量 n。通过队列排队执行借贷。

结构：

暴露方法：

细节：

部件：

细节：

包： "golang.org/x/sync/singleflight"

作用：防击穿。瞬时的相同请求只调用一次，response 被所有相同请求共享。

设计思路：按请求的 key 分组（一个 *call 是一个组，用 map 映射存储组），每个组只进行一次访问，组内每个协程会获得对应结果的一个拷贝。

结构：

逻辑：

细节：

部件：

如有错误，请批评指正。

如何看待go语言泛型的最新设计？

Go 由于不支持泛型而臭名昭著，但最近，泛型已接近成为现实。Go 团队实施了一个看起来比较稳定的设计草案，并且正以源到源翻译器原型的形式获得关注。本文讲述的是泛型的最新设计，以及如何自己尝试泛型。

例子

FIFO Stack

假设你要创建一个先进先出堆栈。没有泛型，你可能会这样实现：

type Stack []interface{}func (s Stack) Peek() interface{} {

return s[len(s)-1]

}

func (s *Stack) Pop() {

*s = (*s)[:

len(*s)-1]

}

func (s *Stack) Push(value interface{}) {

*s = 

append(*s, value)

}

但是，这里存在一个问题：每当你 Peek 项时，都必须使用类型断言将其从 interface{} 转换为你需要的类型。如果你的堆栈是 *MyObject 的堆栈，则意味着很多 s.Peek().(*MyObject)这样的代码。这不仅让人眼花缭乱，而且还可能引发错误。比如忘记 * 怎么办？或者如果您输入错误的类型怎么办？s.Push(MyObject{})` 可以顺利编译，而且你可能不会发现到自己的错误，直到它影响到你的整个服务为止。

通常，使用 interface{} 是相对危险的。使用更多受限制的类型总是更安全，因为可以在编译时而不是运行时发现问题。

泛型通过允许类型具有类型参数来解决此问题：

type Stack(type T) []Tfunc (s Stack(T)) Peek() T {

return s[len(s)-1]

}

func (s *Stack(T)) Pop() {

*s = (*s)[:

len(*s)-1]

}

func (s *Stack(T)) Push(value T) {

*s = 

append(*s, value)

}

这会向 Stack 添加一个类型参数，从而完全不需要 interface{}。现在，当你使用 Peek() 时，返回的值已经是原始类型，并且没有机会返回错误的值类型。这种方式更安全，更容易使用。（译注：就是看起来更丑陋，^-^）

此外，泛型代码通常更易于编译器优化，从而获得更好的性能（以二进制大小为代价）。如果我们对上面的非泛型代码和泛型代码进行基准测试，我们可以看到区别：

type MyObject struct {

X 

int

}

var sink MyObjectfunc BenchmarkGo1(b *testing.B) {

for i := 0; i  b.N; i++ {

var s Stack

s.Push(MyObject{})

s.Push(MyObject{})

s.Pop()

sink = s.Peek().(MyObject)

}

}

func BenchmarkGo2(b *testing.B) {

for i := 0; i  b.N; i++ {

var s Stack(MyObject)

s.Push(MyObject{})

s.Push(MyObject{})

s.Pop()

sink = s.Peek()

}

}

结果：

BenchmarkGo1BenchmarkGo1-16     12837528         87.0 ns/op       48 B/op        2 allocs/opBenchmarkGo2BenchmarkGo2-16     28406479         41.9 ns/op       24 B/op        2 allocs/op

在这种情况下，我们分配更少的内存，同时泛型的速度是非泛型的两倍。

合约（Contracts）

上面的堆栈示例适用于任何类型。但是，在许多情况下，你需要编写仅适用于具有某些特征的类型的代码。例如，你可能希望堆栈要求类型实现 String() 函数

我们真的需要Go语言吗？

我们这个世界真的需要另外一种C语言风格的编程语言吗？很显然，谷歌很早就这么认为了，在 2009 年，它借用雷蒙斯乐队的歌“Hey!Ho!Let’s Go”，正式推出了 Go 语言。现在 Go 语言开发团队已经开发出了这种语言的第一个稳定版本，他们称之为 Go 1，他们将这种语言推向世界，希望人们用这种语言“开发出健壮的软件产品和作品。”那么，现在人们对这种语言的使用情况又是如何呢？让我们先回顾一下，什么是 Go 语言，是什么促使谷歌决定推出这样一种语言？按 Go 语言的“常见问题”里的说法，自从那个“重要的系统级编程语言”诞生距今已超过十几年了，这段时间计算机世界已经发生了很大的变化。谷歌的才人们对目前现有的各种语言深感失望，他们必须要在“快速的编译、快速的执行或简单编程”之间做出选择。“没有一种主流的编程语言，例如C，C++，Java，Python 等，能提供谷歌人想要的全部特征。于是，谷歌的工程师从 2007 年起开始开发 Go 语言。“常见问题”里这样说：Go 语言在基本语法上”基本上属于C语言家族“，但它从 Pascal 语系吸收了”大量的理念“，还有一些思想是来自其它的语言。但对于程序员来说，应该把它当成一种全新的语言，一种以”让程序员更有效率，让编程更有效率，至少是让我们更有效率并且使编程更有乐趣“的理念为设计目标的编程语言。Go 语言擅长做什么…？那么，Go 语言擅长做什么？根据谷歌著名的软件工程师——Go 语言的设计人之一——Rob Pike 的说法，它是用来开发”大型软件“的。Pike 说 Go 语言适合于”很多程序员一起开发的大型软件，并且开发周期较长，支持云计算的网络服务：简言之，就是服务端软件。Go 语言能够让程序员快速开发，并且在软件不断的增长过程中，它能让程序员更容易地进行维护和修改。它融合了传统编译型语言的高效性和脚本语言的易用性和富于表达性。“(作为原贝尔实验室 Unix 开发小组成员，Pike 对系统软件有相当的认识。)但对于其它类型的软件，Go 语言也一样的好用。例如，我在 Google+ 上询问了 Go 语言的使用者，得到了 Douglas Fils 的回复，他正在拿各种语言做实验。Fils 说他现在有时会开发一些 Web 应用程序，大多数都是在 Java 虚拟机(JVM)平台上。“所以 Java 自然是最常用的。我最近开始尝试更多的语言，例如 Scala 和 Groovy。我用 Groovy 语言已经开发了不少的东西，而且刚刚完成了一个 Groovy/Grails 语言上的大型项目。我还研究了一下 Ruby on Rails/Python (Python 框架)，并用它们做了一些东西。”他说他用早期版本的 Go 语言开发了一个 Web 界面来处理数据资源。但很不幸。“当时的 Go 的程序库和语法使得开发起来很困难。我还尝试了 node.js，而且，到了一月份，我的精力完全转向了 node.js.”Node.js，Fils 说，很流行，“虽然我很喜欢它，但它的单线程事件循环机制和非阻塞的编程模式让我不太满意。还有，所有的东西都要用 Javascript 的回调函数，我不喜欢这样。”很显然，他不是一个 JavaScript 的粉丝。Go 语言的语法和结构，从另一方面讲，“还是很简洁的。”当Go 语言的语法和结构趋于稳定，并发布了 Go 1 时，他觉得应该转回来，重写他的 Go 语言程序。这回，他想起来了当初为什么想用 Go 来开发。关于Go 语言的争论Fils 说，在 Java 里，很多东西都需要有一定的模板套路，这是很讨厌。他说 Scala 和 groovy 要好一些，但仍然是个问题。Go 语言给人的感觉像一个动态的类型化语言，Fils 说，但 Go 语言里静态类型特征并不像 Java 里那样明显。Go 语言的垃圾收集管理，比 JVM 要好的多。跟 Groovy 这样的动态语言比起来尤其能看出这点。Fils 在评论中说 Go 语言的速度比其它语言快很多倍。它运行速度快但不影响负载量。它编译所需的时间很短，他在开发时能边开发边编译，就像动态语言那样迅速。最后，他说使用 Go 语言要比使用 Node.js，Java 或以 Java 为基础的语言，Ruby on Rails 等语言要有趣的多。在开发 JVM 平台上的应用时，我总感觉自己是一个系统管理员，而不是一个开发者。我要修改堆空间，我要研究负载均衡或内存问题或其它的资源管理问题。而使用 Go 语言，我不需要考虑这些。我开发，编译，测试，运行，部署，非常的享受。请注意，并不是所有的人都喜欢 Go 语言。你可以看一看 Shaneal Manek 的关于 Go 语言的垃圾收集系统以及脚本语言和编译型语言之间比较的评论。Go 语言能走向主流吗？你的期望是什么？按照 RedMonk’s Stephen O’Grady 的说法，对于 Go 语言来说现在还非常年轻。通常，程序员会分成两个阵营：要么欢迎底层语言和脚本型/垃圾收集器型语言的融合，要么是反对这样做。对于后者，毫无意外的，他们是C语言的坚定拥护者。围绕着 Go 语言有很多的争论，这不令人吃惊，任何一种语言都是这样。而令人吃惊的是目前 Go 语言在程序员中获得了相当的吸引力。O’Grady 二月份在 RedMonk 编程语言分级中把 Go 语言放入了第二梯队。但是，他说，考虑一下 Go 语言是如此的年轻，“即使是目前这种成绩也是让人相当的印象深刻了。”谷歌已经发布了 Go 语言的稳定版本，并且在 Google App Engine 支持部署这种语言的应用，这将给 Go 语言带来更多的吸引力。Go 语言能否成为一种“主流”语言，这需要由时间来判定。不过，看起来除谷歌之外还有很多公司对这种语言也很感兴趣，比如 Engine Yard 等公司。那些对目前的现存的语言不太满意的程序员大概对 Go 语言都在拭目以待。如果你在使用 Go 语言或之前简单涉略过它，你需要注意，Go 1 版引入了不少的变化。然而从 Go 1 版开始，Go 语言的变化将会遵循它的规格说明书进行。根据 Go 语言的开发人员的透露，“也许在某个时间，我们会推出 Go 2 的规范，但在此之前，用 Go 语言编写的程序在今后的 Go 1 版本(Go 1.1, Go 1.2 等)上都能正确的运行。”你用Go 语言开发过什么项目吗？

Go 语言的错误处理机制是一个优秀的设计吗

这个问题说来话长，我先表达一下我的观点，Go语言从语法层面提供区分错误和异常的机制是很好的做法，比自己用单个返回值做值判断要方便很多。

上面看到很多知乎大牛把异常和错误混在一起说，有认为Go没有异常机制的，有认为Go纯粹只有异常机制的，我觉得这些观点都太片面了。

具体对于错误和异常的讨论，我转发一下前阵子写的一篇日志抛砖引玉吧。

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最近连续遇到朋友问我项目里错误和异常管理的事情，之前也多次跟团队强调过错误和异常管理的一些概念，所以趁今天有动力就赶紧写一篇Go语言项目错误和异常管理的经验分享。

首先我们要理清：什么是错误、什么是异常、为什么需要管理。然后才是怎样管理。

错误和异常从语言机制上面讲，就是error和panic的区别，放到别的语言也一样，别的语言没有error类型，但是有错误码之类的，没有panic，但是有throw之类的。

在语言层面它们是两种概念，导致的是两种不同的结果。如果程序遇到错误不处理，那么可能进一步的产生业务上的错误，比如给用户多扣钱了，或者进一步产生了异常；如果程序遇到异常不处理，那么结果就是进程异常退出。

在项目里面是不是应该处理所有的错误情况和捕捉所有的异常呢？我只能说，你可以这么做，但是估计效果不会太好。我的理由是：

如果所有东西都处理和记录，那么重要信息可能被淹没在信息的海洋里。

不应该处理的错误被处理了，很容易导出BUG暴露不出来，直到出现更严重错误的时候才暴露出问题，到时候排查就很困难了，因为已经不是错误的第一现场。

所以错误和异常最好能按一定的规则进行分类和管理，在第一时间能暴露错误和还原现场。

对于错误处理，Erlang有一个很好的概念叫速错，就是有错误第一时间暴露它。我们的项目从Erlang到Go一直是沿用这一设计原则。但是应用这个原则的前提是先得区分错误和异常这两个概念。

错误和异常上面已经提到了，从语言机制层面比较容易区分它们，但是语言取决于人为，什么情况下用错误表达，什么情况下用异常表达，就得有一套规则，否则很容易出现全部靠异常来做错误处理的情况，似乎Java项目特别容易出现这样的设计。

这里我先假想有这样一个业务：游戏玩家通过购买按钮，用铜钱购买宝石。

在实现这个业务的时候，程序逻辑会进一步分化成客户端逻辑和服务端逻辑，客户端逻辑又进一步因为设计方式的不同分化成两种结构：胖客户端结构、瘦客户端结构。

胖客户端结构，有更多的本地数据和懂得更多的业务逻辑，所以在胖客户端结构的应用中，以上的业务会实现成这样：客户端检查缓存中的铜钱数量，铜钱数量足够的时候购买按钮为可用的亮起状态，用户点击购买按钮后客户端发送购买请求到服务端；服务端收到请求后校验用户的铜钱数量，如果铜钱数量不足就抛出异常，终止请求过程并断开客户端的连接，如果铜钱数量足够就进一步完成宝石购买过程，这里不继续描述正常过程。

因为正常的客户端是有一步数据校验的过程的，所以当服务端收到不合理的请求（铜钱不足以购买宝石）时，抛出异常比返回错误更为合理，因为这个请求只可能来自两种客户端：外挂或者有BUG的客户端。如果不通过抛出异常来终止业务过程和断开客户端连接，那么程序的错误就很难被第一时间发现，攻击行为也很难被发现。

我们再回头看瘦客户端结构的设计，瘦客户端不会存有太多状态数据和用户数据也不清楚业务逻辑，所以客户端的设计会是这样：用户点击购买按钮，客户端发送购买请求；服务端收到请求后检查铜钱数量，数量不足就返回数量不足的错误码，数量足够就继续完成业务并返回成功信息；客户端收到服务端的处理结果后，在界面上做出反映。

在这种结构下，铜钱不足就变成了业务逻辑范围内的一种失败情况，但不能提升为异常，否则铜钱不足的用户一点购买按钮都会出错掉线。

所以，异常和错误在不同程序结构下是互相转换的，我们没办法一句话的给所有类型所有结构的程序一个统一的异常和错误分类规则。

但是，异常和错误的分类是有迹可循的。比如上面提到的痩客户端结构，铜钱不足是业务逻辑范围内的一种失败情况，它属于业务错误，再比如程序逻辑上尝试请求某个URL，最多三次，重试三次的过程中请求失败是错误，重试到第三次，失败就被提升为异常了。

所以我们可以这样来归类异常和错误：不会终止程序逻辑运行的归类为错误，会终止程序逻辑运行的归类为异常。

因为错误不会终止逻辑运行，所以错误是逻辑的一部分，比如上面提到的瘦客户端结构，铜钱不足的错误就是业务逻辑处理过程中需要考虑和处理的一个逻辑分支。而异常就是那些不应该出现在业务逻辑中的东西，比如上面提到的胖客户端结构，铜钱不足已经不是业务逻辑需要考虑的一部分了，所以它应该是一个异常。

错误和异常的分类需要通过一定的思维训练来强化分类能力，就类似于面向对象的设计方式一样的，技术实现就摆在那边，但是要用好需要不断的思维训练不断的归类和总结，以上提到的归类方式希望可以作为一个参考，期待大家能发现更多更有效的归类方式。

接下来我们讲一下速错和Go语言里面怎么做到速错。

速错我最早接触是在做的时候就体验到的，当然跟Erlang的速错不完全一致，那时候也没有那么高大上的一个名字，但是对待异常的理念是一样的。

在.NET项目开发的时候，有经验的程序员都应该知道，不能随便re-throw，就是catch错误再抛出，原因是异常的第一现场会被破坏，堆栈跟踪信息会丢失，因为外部最后拿到异常的堆栈跟踪信息，是最后那次throw的异常的堆栈跟踪信息；其次，不能随便try catch，随便catch很容易导出异常暴露不出来，升级为更严重的业务漏洞。

到了Erlang时期，大家学到了速错概念，简单来讲就是：让它挂。只有挂了你才会第一时间知道错误，但是Erlang的挂，只是Erlang进程的异常退出，不会导致整个Erlang节点退出，所以它挂的影响层面比较低。

在Go语言项目中，虽然有类似Erlang进程的Goroutine，但是Goroutine如果panic了，并且没有recover，那么整个Go进程就会异常退出。所以我们在Go语言项目中要应用速错的设计理念，就要对Goroutine做一定的管理。

在我们的游戏服务端项目中，我把Goroutine按挂掉后的结果分为两类：1、挂掉后不影响其他业务或功能的；2、挂掉后业务就无法正常进行的。

第一类Goroutine典型的有：处理各个玩家请求的Goroutine，因为每个玩家连接各自有一个Goroutine，所以挂掉了只会影响单个玩家，不会影响整体业务进行。

第二类Goroutine典型的有：数据库同步用的Goroutine，如果它挂了，数据就无法同步到数据库，游戏如果继续运行下去只会导致数据回档，还不如让整个游戏都异常退出。

这样一分类，就可以比较清楚哪些Goroutine该做recover处理，哪些不该做recover处理了。

那么在做recover处理时，要怎样才能尽量保留第一现场来帮组开发者排查问题原因呢？我们项目中通常是会在最外层的recover中把错误和堆栈跟踪信息记进日志，同时把关键的业务信息，比如：用户ID、来源IP、请求数据等也一起记录进去。

为此，我们还特地设计了一个库，用来格式化输出堆栈跟踪信息和对象信息，项目地址：funny/debug · GitHub

通篇写下来发现比我预期的长很多，所以这里我做一下归纳总结，帮组大家理解这篇文章所要表达的：

错误和异常需要分类和管理，不能一概而论

错误和异常的分类可以以是否终止业务过程作为标准

错误是业务过程的一部分，异常不是

不要随便捕获异常，更不要随便捕获再重新抛出异常

Go语言项目需要把Goroutine分为两类，区别处理异常

在捕获到异常时，需要尽可能的保留第一现场的关键数据

以上仅为一家之言，抛砖引玉，希望对大家有所帮助。