[譯]爲何你應該學習Go語言？（上）

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「Go將成爲將來的服務端語言。」 --Tobias Lütke, Shopify

在過去的幾年中，崛起了一門新的語言：Go，也稱做GoLang。做爲一名開發者，沒有什麼比一門新的編程語言更讓人興奮的了，因此，我在四五個月以前開始了Go的學習。經過本文，我將告訴你，爲何你也應該來學習這門新的編程語言。

在本文中，我不會教你如何寫出"Hello World!!"。這樣的教程網絡上已經有不少了。我將在本文中闡述，軟硬件目前的發展示狀，以及，在這樣的形勢下，咱們爲何要學習像Go這樣的新語言。由於存在問題，因此須要找到解決方案。

硬件的侷限性

摩爾定律在失效。

2004年，英特爾公司推出了第一款具有3.0GHz主頻的奔騰4處理器。而現在，個人2016款Macbook Pro也只有2.9GHz的主頻。所以，原始處理能力在過去的十年中，基本沒有什麼提高。下圖清晰地展現了處理能力的增加與時間之間的關係。

從上圖中咱們能夠看出，單線程的性能和處理器的頻率在近十年的增加幾乎持平。若是你認爲添加更多的晶體管能夠解決的話，那你就錯了。由於在微觀尺度上，量子特性開始顯現（例如：量子隧道穿越），放更多的晶體管成本也會越高( 爲何？)，而且，單位美圓能夠添加的晶體管數量也開始降低。

因此，針對上述問題，解決方案以下：

• 廠商開始向處理器添加更多的內核。當今，咱們有四核和八核的 CPU 可用。
• 引入了超線程技術。
• 爲處理器添加更多的緩存以提高性能

可是以上方案自身也存在侷限性。因爲緩存自身的物理限制：緩存越大，速度越慢，因此咱們沒法一直向處理器增長緩存來提高性能。向處理器添加更多的內核也存在它的成本。這樣的擴展也是有限的。這些多核處理器能夠同時運行多個線程，從而實現了併發性。咱們稍後會討論它。

所以，若是咱們沒法依賴於硬件提高，那惟一的出路只能是經過更高效的軟件來提高性能。但遺憾的是，現代編程語言都不過高效。

「Modern processors are a like nitro fueled funny cars,they excel at the quarter mile. Unfortunately modern programming languages are like Monte Carlo,they are full of twists and turns.」 --David Ungar

Go 擁有 goroutine!!

如上所述，硬件廠商經過向處理器添加更多的內核來提高性能。全部的數據中心都運行在這些處理器上，咱們應該期待在將來幾年內核數量的增加。更進一步，現在的應用程序均使用多個微服務來維持數據庫的鏈接、消息隊列和保持緩存。所以，咱們開發的軟件和編程語言應該更容易支持併發，而且，隨着內核數量的增加，它們應該是可擴展的。

可是，大多數現代編程語言（如 Java、Python 等）均來自於90年代的單線程環境。這些語言雖然大都支持多線程，但真正的問題是併發執行、線程鎖、競爭條件和死鎖。這些問題使得很難在這些語言上建立一個多線程應用。

例如，在 Java 中建立新的線程，內存的利用率並不高效。每一個線程會消耗大約 1 MB 的堆內存，最終，若是你運行了上千個線程，他們會對堆帶來巨大的壓力，而且會因爲內存不足而宕機。另外，你想要在兩個或者多個線程之間通訊，也是很是困難的。

另外一方面，Go 於 2009 年發佈，這時多核處理器已經可用了。這也是爲何 Go 在構建時會考慮保證併發性。Go 擁有 goroutine 來替代線程，單個goroutine消耗大約 2 KB 的堆內存。所以，你能夠隨時啓動上百萬個 goroutine。

其餘好處：

• Goroutine 具備可伸縮的分段堆棧（版本1.4之後，已改成連續棧），這意味着在須要的時候纔會使用更多的內存。
• Goroutine 比線程啓動得更快。
• Goroutine 自帶安全通訊協議，channels。
• Goroutine 容許你在共享數據結構時避免使用互斥鎖。
• 此外，goroutine 和系統線程沒有1:1的映射關係。單個goroutine能在多個線程上運行。Goroutine 也能被複用到少數的系統線程上。

你能夠經過 Rob Pike 的演講併發不是並行加深理解。

基於以上幾點，使 Go 能像 Java、C 或者 C++ 同樣擁有強大的併發處理能力，並且能像Erlang同樣，保證併發執行代碼嚴謹性的同時，還能十分優雅。