Golang学习笔记

上图表示了go的应用领域，包括容器如k8s, 服务发现如consul，kv存储如etcd，中间件如codis, 存储如minio，分布式数据库tidb，此外还有devops、区块链、人工智能、web框架、微服务等等领域的应用。

相比C++和java, Go语言更年轻，他存在的意义何在呢？
1）在计算领域，是C/C++的天下，因为执行效率高，但缺点是开发和编译效率低。
2）对于Java，虽然编译速度快、开发效率高，但执行效率不如C/C++。
3）而动态语言如Python，由于没有强类型约束，很多问题需要在运行时发现：这种低级错误由编译器来发现更好些。
综上，期待出现一种语言来解决上述语言的缺点，Go语言这时出现，它易于开发、快速编译、高效执行。

Go语言起源于2007年，由google 2009年发布。
Go编译后的代码，运行速度可媲美C/C++，且编译速度更快，因此风靡全球，被称为21世纪的C语言（Go不仅具备C的性能与安全，且提供了21世纪互联网环境下服务端开发的各种使用特性）
Go语言的设计哲学是：简单、实用。

Go语言是对类C语言的重大改进，它可以访问底层操作系统，还提供了强大的网络编程和并发编程的支持。Go语言可进行网络编程、系统编程、并发编程、分布式编程。

1）并发场景性能快
2）静态的语言：没有面向对象中的“类”
3）支持自动垃圾回收
4）编译型语言：编译速度快

Go遵循简洁编程原则：
1）它没有隐式的数值转换
2）没有构造函数和析构函数
3）没有运算符重载
4）没有默认参数
5）也没有继承
6）没有泛型
7）没有异常
8）没有宏
9）没有函数修饰
10）更没有线程局部存储

Go承诺保证向后兼容：
用之前的Go语言编写程序可以用新版本的Go语言编译器和标准库直接构建而不需要修改代码

Go语言支持交叉编译，即可以在Linux系统上开发基于Windows上运行的程序，因为这是一门完全支持UTF-8的语言，不仅体现在他可以处理使用UTF-8编码的字符串，就连他的源码稳居格式都是使用UTF-8编码。

Go代码在运行前，需要使用编译器来编译代码，编译器将源代码编译成二进制（或字节码）格式；在编译代码时，编译器会做错误检查、性能优化，然后输出可在不同平台上运行的二进制文件。

要运行Go程序，需要的步骤：
1）使用文本编辑器写Go代码
2）编译程序
3）运行编译后得到的可执行文件。

这与Python, Javascript等语言不同，Go自带了编译器。

Go语法与C类似，但没有C那些隐秘晦涩的规则，Go语法简单严谨，无歧义。

Go引入了携程Goroutine，从根本上将一切都并发化，运行时用goroutine运行所有的一切，包括main.main入口函数。

Goroutine用类携程的方式来处理并发单元，却又在运行时层面做了更深度的优化处理。但语法上的并发编程变得极为简单，无需处理回调，无需关注现场切换。

goroutine搭配channel，实现CSP模型。将并发单元间的数据耦合拆解开来，各司其职。这样对所有纠结于内存共享、锁粒度的程序员都是一种解脱。

将一起并发化虽然好，但也带来了新问题，即如何实现高并发下内存的分配和管理。Go选择了tcmalloc，他本就是为了并发儿设计的高性能内存分配组件。

去除因配合垃圾回收而修改的内容，内存分配器完整保留了tcmailoc的原始架构。使用cache为当前线程提供无锁分配，多个central在不同线程间平衡内存单元复用。在更高层次里，heap管理大块内存分配，用以切分成不同等级的复用内存块。快速分配和二级平衡机制，让内存分配器能优秀地完成高压力下的内存管理任务。

除了偶尔因性能问题而被迫采用对象池和自主内存管理外，我们基本无需参与内存管理操作。

相比Java, Go的垃圾回收面临的困难更多，因为指针的存在。幸好，指针运算被阻止，否则要做到精确回收都难。
每次版本升级，垃圾回收期都是核心组件里修改最多的部分，从并发清理，到降低STW的时间，直到Go的1.5版本实现并发标记，逐步引入三色标记和写屏障等，都是为了能让垃圾回收在不影响用户逻辑的情况下更好地工作。但当前最新版本的垃圾回收算法也只能说堪用，距离好用还有不少距离。

静态链接，只需编译后的一个可执行文件（将运行时、依赖库直接打包到可执行文件内部），无需附加任何东西，就能部署。这种简单的方式对于编写系统软件有极大好处，无需实现安装运行环境和下载各种第三方库。

Go的标准库算比较丰富，其中值得称道的事net/http，仅需要简单的几条语句，就能实现一个高性能的web server，大批基于此的优秀第三方Framework更将Go推到了Web/微服务 开发标准之一的位置。

完整的工具链对日常开发极有帮助，Go的工具链做的不错，无论是编译、格式化、错误检查、帮助文档，还是第三方包的下载、更新，都有对应的工具。虽然这些工具算不上多完善，但简单易用。

Go内置的测试框架，其中包括单元测试、性能测试、代码覆盖率、数据竞争，及用来调优的pprof，都是包子代码正确与稳定运行的必备利器。

此外，还可通过环境变量输出运行时的监控信息，尤其是垃圾回收和并发调度跟踪，可进一步帮助我们改善算法，获得最佳的运行期表现。

Go语言的祖先C语言的指令都是串行执行，即同一时刻仅有一个指令在使用CPU。
随着多核处理器的发展，一些语言框架（如Java Netty）也在致力于提高多核CPU使用效率，但仍需要开发人员花精力去搞懂这些框架的原理及使用方法。

Go语言是在多核和网络化时代诞生的语言，天生就从底层支持并发，无需第三方库，程序员可以在写程序时很轻松地指定怎样使用CPU资源。

Go的并发，基于goroutine，可以将goroutine理解为一种虚拟线程。Go语言运行时会参与调度goroutine，并将goroutine合理地分配到每个CPU中，最大限度地使用CPU性能。

多个goroutine之间，通过使用channel通信，channel是一种内置的数据结构，可以让用户在不同的goroutine之间同步发送具有类型的消息。这种编程模型更倾向于在goroutine之间发送消息，而不是让多个goroutine争夺同一个数据的使用权。