Go言語の特徴は何ですか?

Go 言語 (Golang とも呼ばれます) は、Google によって開発された、静的に強く型付けされ、コンパイルされ、同時実行され、ガベージ コレクションが行われるプログラミング言語です。

次に、Go言語の特徴をいくつかの側面から詳しく紹介していきます。

簡単な文法

文法的なスタイルはさておき、型やルールだけを見ても、Go は C99 や C11 と多くの類似点があり、これが Go 言語が「NextC」と名付けられている重要な理由でもあります。

Go 言語の構文は、単純さと複雑さの両極端にあります。 C 言語は非常にシンプルなので、コードを 1 行記述するたびに、コンパイルされた外観、命令がどのように実行されるか、メモリがどのように割り当てられるかなどを想像できます。 C の複雑さは、曖昧で限界のあるルールが多すぎることであり、これが本当に頭の痛い問題です。それに比べて、囲碁はゼロからスタートし、歴史的な負担がなく、多くの教訓を学んだ後、厳格なルールと単純な秩序を持つ世界をゼロから計画することができます。

Go 言語の文法規則は厳格で、曖昧さはなく、黒魔術のようなバリエーションの使用はありません。誰が書いても基本的に同じコードなので、Go 言語は習得しやすいです。保守性の向上と引き換えに、ある程度の「柔軟性」や「自由」を放棄する価値はあると思います。

「++」と「–」を演算子からステートメントにダウングレードし、ポインターを保持しながら、デフォルトでポインター演算を防止することの利点は明らかです。また、スライスと辞書を組み込み型として使用し、実行時にそれらを最適化することは「単純」であると考えられます。

同時実行モデル

現在、同時プログラミングはプログラマの基本スキルとなっており、さまざまな技術コミュニティでこれに関連した多くの議論が見られます。この場合、Go 言語は、基本的にすべてを同時実行にし、Goroutine を使用して main.main エントリ関数を含むすべてを実行時に実行するという、珍しく非常に大胆なことを行っています。

ゴルーチンはおそらく Go の最も特徴的な機能です。コルーチンに似た方法を使用して同時ユニットを処理しますが、ランタイム レベルでより詳細な最適化を行います。これにより、構文的に同時プログラミングが非常に簡単になり、コールバックを処理する必要がなく、スレッドの切り替えに注意を払う必要もなく、キーワードが 1 つだけで、シンプルかつ自然になります。

チャネルにより、CSP モデルを実現します。同時実行ユニット間のデータ結合を解体し、その役割を実行することは、メモリ共有とロックの粒度に苦労しているすべての開発者が期待できる安心感です。欠陥があるとすれば、真の流通を実現するために、プロセス内からプロセス外へコミュニケーションを拡大するためのより大きな計画が必要であるということです。

メモリ割り当て

すべてを並行して行うのは良いことですが、多くの問題も引き起こします。高い同時実行性の下でメモリの割り当てと管理をどのように実現するかは、難しい問題です。幸いなことに、Go は同時実行向けに設計された高性能メモリ割り当てコンポーネントである tcmalloc を選択しました。

メモリ アロケータは、ランタイムの 3 つの主要コンポーネントの中で最も変更が少ない部分であると言えます。メモリ アロケータは、ガベージ コレクタとの連携により変更された内容を除き、tcmalloc の元のアーキテクチャを完全に保持します。キャッシュを使用して、現在の実行スレッドにロックのない割り当てを提供し、複数のセントラルが異なるスレッド間でのメモリ ユニットの再利用のバランスをとります。より高いレベルでは、ヒープは、異なるレベルの多重化されたメモリ ブロックに分割されるメモリの大きなブロックを管理します。高速割り当てとセカンダリ メモリ バランス メカニズムにより、メモリ アロケータは高圧下でもメモリ管理タスクを実行できます。

ここ数回のリリースでは、コンパイラの最適化が非常に効果的でした。ガベージ コレクションの圧力を軽減し、管理消費量を削減し、実行パフォーマンスを向上させるために、スタック上にオブジェクトを割り当てるために最善を尽くします。時折パフォーマンスの問題が発生し、オブジェクト プールと自律的なメモリ管理の使用を余儀なくされる場合を除いて、基本的にメモリ管理操作に参加する必要はないと言えます。

ガベージコレクション

ガベージコレクションは常に問題です。 Java は当初、ガベージ コレクションの効率の悪さから長い間嘲笑されていましたが、その後、Sun は多くの人材と技術を吸収し続け、今日に至っています。しかし、それでも、Hadoop などの大容量メモリのアプリケーション シナリオでは、ガベージ コレクションはまだ限界があり、困難です。

Go は Java よりも難しいです。ポインタが存在するため、再利用されたメモリを縮小することはできません。幸いなことに、ポインター演算はブロックされています。そうでない場合、正確な回復を達成することは困難です。

アップグレードするたびに、ガベージ コレクターはコア コンポーネントの最も変更された部分である必要があります。同時クリーニングから STW 時間の短縮、Go バージョン 1.5 で同時マーキングが実装されるまで、段階的に 3 色マーキングや書き込みバリアが導入されるなど、すべてはユーザー ロジックに影響を与えることなくガベージ コレクションの動作を改善するためのものです。努力にもかかわらず、現在のバージョンのガベージ コレクション アルゴリズムは使用できるとしか言えず、使いやすいものにはまだ遠いです。

静的リンク

Go が最初にリリースされたとき、静的リンクは美徳であると宣伝されました。実行可能ファイルとしてコンパイルするだけで済み、何も追加せずにデプロイできます。これは良いことのように思えましたが、その後雰囲気が変わりました。いくつかのバージョンを経て、コンパイラはダイナミック ライブラリの buildmode 関数を改善しており、しばらくの間、場面がぎこちなくなりました。

未完成の buildmode モードはさておき、静的コンパイルの利点は明らかです。ランタイムおよび依存ライブラリは実行可能ファイルに直接パッケージ化されているため、事前にランタイム環境をインストールして多くのサードパーティ ライブラリをダウンロードする必要がなく、展開およびリリースの操作が簡素化されます。ライブラリの依存関係は常に面倒なものであるため、システム ソフトウェアを作成する場合、この単純さは大きな利点となります。

標準ライブラリ

フル機能を備えた信頼性の高い標準ライブラリは、プログラミング言語に十分な機能を提供します。基本的な機能の開発のほとんどはサードパーティの拡張機能を使用せずに完了できるため、学習と使用のコストが大幅に削減されます。最も重要なことは、標準ライブラリにはアップグレードと修復の保証があり、サードパーティのライブラリでは利用できないランタイムからの詳細な最適化の利便性も得られることです。

Go の標準ライブラリは完全に網羅されているとは言えませんが、非常に豊富でもあります。中でも net/http は高く評価されており、簡単なステートメントだけで高性能な Web サーバーを実現でき、常に注目を集めています。さらに、これをベースにした多数の優れたサードパーティ フレームワークにより、Go は Web/マイクロサービス開発標準の 1 つに押し上げられました。

もちろん、優れたサードパーティのリソースも言語エコシステムの重要な部分です。近年登場したいくつかの言語の中でもGoは独特で、優れた作品が頻繁に生まれており、Goを学ぶ上でも参考になります。

完全なツールチェーンは日常の開発にとって非常に重要です。 Go はここで非常に優れた仕事をします。コンパイル、フォーマット、エラー チェック、ヘルプ ドキュメント、サードパーティ パッケージのダウンロードと更新のいずれであっても、対応するツールがあります。機能は完璧ではないかもしれませんが、少なくとも使いやすいです。

単体テスト、パフォーマンス テスト、コード カバレッジ、データ コンペティション、チューニング用の pprof などの完全な組み込みテスト フレームワークは、コードが正しく安定して実行できることを確認するために不可欠なツールです。

さらに、ランタイム監視情報、特にガベージ コレクションと同時スケジューリング追跡を環境変数を通じて出力できます。これは、アルゴリズムを改善し、より優れたランタイム パフォーマンスを達成するのにさらに役立ちます。