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Go 1.13中值得关注的几个变化

2019.10.28 09:24 3073浏览

2019年对于Go语言来说也是一个重要的年份,因为在2019年的11月10日,Go即将迎来其开源10周年的纪念日。在这个重要日子的前夕,在GopherCon 2019大会后,Go项目组在2019.9.4日发布了Go 1.13版本


这是自2017年GopherCon大会上Russ Cox"Toward Go 2"主题演讲以来Go项目发布的第四个版本(前三个分别是:go 1.10go 1.11go 1.12)。

Go2是这两年Go项目的核心主题。Go项目组也一直在摸索着向Go2演化的节奏和过程规范,并已经从Go 1.11版本起做出了实质性的动作:添加go module机制错误处理优化泛型讨论和多次草案的发布等。Russ Cox这段时间还在自己的博客上撰写了一系列有关Go proposal流程究竟该如何改进的探索性文章,这与当年vgo"放大招"前的节奏有些相似:)。

回归正题,我们来说Go 1.13这个版本。Go 1.13延续了对之前版本添加的Go2特性:Go module的优化;并且从该版本开始,Go项目组开启了Go2中呼声也很高的错误处理的优化。下面我们详细来看看Go 1.13中值得关注的几个变化。

1. 语言

Go 1.13中,Go语言规范有了一些小变化。

Go在设计伊始就和多数C-Family语言一样继承了C语言关于**数字字面量(number literal)**的语法形式,和1978年发布的K&R C一样,Go仅支持十进制、八进制、十六进制和十进制形式的浮点数的数字字面量形式,比如:


a := 53 //十进制  

b := 0700 // 八进制,以"0"开头  

c := 0xaabbcc // 十六进制 以"0x"开头  

c1 := 0Xddeeff // 十六进制 以"0X"开头

f1 := 10.24 // 十进制浮点数  
f2 := 1.e+0 // 十进制浮点数  
f3 := 31415.e-4 // 十进制浮点数

这些数字字面量语法应该说是够用的,但是和其他语言在进化过程中添加的其他数字字面量表达形式相比,又显得有些不足。于是Go设计者决定在Go 1.13版本中增加Go对数字字面量的表达能力,在这方面对Go语言做了如下补充:

  • 增加二进制数字字面量,以0b或0B开头

  • 在保留以"0"开头的八进制数字字面量形式的同时,增加以"0o"或"0O"开头的八进制数字字面量形式

  • 增加十六进制形式的浮点数字面量,以0x或0X开头的、形式如0x123.86p+2的浮点数

  • 为提升可读性,在数字字面量中增加数字分隔符"_",分隔符可以用来分隔数字(起到分组提高可读性作用,比如每3个数字一组),也可以用来分隔前缀与第一个数字。


a := 5_3_7  
b := 0o700  
b1 := 0O700  
b2 := 0_700  
b3 := 0o_700  
c := 0b111  
c1 := 0B111  
c2 := 0b_111  
f1 := 0x10.24p+3  
f2 := 0x1.Fp+0  
f3 := 0x31_415.p-4  

注:截至目前,有些第三方工具依然无法识别数字字面量中的分隔符,会误报其为语法错误。

Go 1.13中关于语言规范方面的另一个变动点是取消了移位操作(>>的<<)的右操作数仅能是无符号数的限制,以前必须的强制到uint的转换现在不必要了:


var i int = 5  

fmt.Println(2 << uint(i)) // before go 1.13  
fmt.Println(2 << i) // in go 1.13 and later version  

不过值得注意的是:go 1.12版本在go.mod文件中增加了一个go version的指示字段,用于指示该module内源码所使用的 go版本。Go 1.13的发布文档强调了只有在go.mod中的go version指示字段为go 1.13(以及以后版本)时,上述的语言特性变更才会生效,否则就会报类似下面的错误:


// github.com/bigwhite/experiments/go1.13-examples/number_literal.go  

$go run number_literal.go  
# command-line-arguments  
./number_literal.go:23:7: underscores in numeric literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:24:7: 0o/0O-style octal literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:25:8: 0o/0O-style octal literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:26:8: underscores in numeric literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:27:8: underscores in numeric literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:28:7: binary literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:29:8: binary literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:30:8: underscores in numeric literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:31:8: hexadecimal floating-point literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:32:8: hexadecimal floating-point literals only supported as of -lang=go1.13  
./number_literal.go:32:8: too many errors  

// github.com/bigwhite/experiments/go1.13-examples/shift_with_signed_operand.go

$go run shift_with_signed_operand.go  
# command-line-arguments  
./shift_with_signed_operand.go:8:16: invalid operation: 2 << i (signed shift count type int, only supported as of -lang=go1.13)  

当然,如果repo下没有go.mod或者单独在某个没有go.mod的目录下使用go 1.13编译器运行上面代码,则是无问题的。

2. Go module机制的继续优化以及行为变化

Go module自Go 1.11版本加入Go以来收到了Go社区的大量反馈,Go核心团队也针对这些反馈对Go module机制进行了持续地优化。在Go 1.13中,Go module的一些改变如下:

1) GO111MODULE=auto的行为变化

在Go 1.12版本中,GO111MODULE默认值为auto,在auto模式下,GOPATH/src下面的repo以及在GOPATH之外的repo依旧使用GOPATH mode,不使用go.mod来管理依赖;在Go 1.13中,module mode优先级提升,GO111MODULE的默认值依然为auto,但在这个auto下,无论是在GOPATH/src下还是GOPATH之外的repo中,只要目录下有go.mod,go编译器都会使用go module来管理依赖。

2) GOPROXY有默认初值并支持设置成多个代理的列表

之前版本中,GOPROXY这个环境环境变量默认值为空,go编译器都是直接与类似github.com这样的代码托管站点通信并获取相关依赖库的数据的;一些第三方GOPROXY服务发布后,迁移到go module的gopher们发现:大多数情况下通过proxy获取依赖包数据的速度要远高于直接从代码托管站点获取,因此GOPROXY总是会配置上一个值。Go核心团队也希望Go世界能有一个像nodejs那样的中心化的module仓库为大家提供服务,于是在Go 1.13中将https://proxy.golang.org作为GOPROXY环境变量的默认值之一,这也是Go官方提供的GOPROXY服务。

同时GOPROXY支持设置为多个proxy的列表(多个proxy之间采用逗号分隔),Go编译器会按顺序尝试列表中的proxy以获取依赖包数据,但是当有proxy server服务不可达或者是返回的http状态码不是404也不是410时,go会终止数据获取。

Go 1.13中,GOPROXY的默认值为https://proxy.golang.org,direct。当官方代理返回404或410时,Go编译器会尝试直接连接依赖module的代码托管站点以获取数据。

由于国内无法访问Go官方的proxy,因此我一般会将我的工作环境下的GOPROXY设置为:


export GOPROXY=https://goproxy.cn,自己在国外主机使用athens搭建的代理,direct  

3) GOSUMDB

我们知道go会在go module启用时在本地建立一个go.sum文件,用来存储依赖包特定版本的加密校验和。同时,Go维护下载的软件包的缓存,并在下载时计算并记录每个软件包的加密校验和。在正常操作中,go命令对照这些预先计算的校验和去检查某repo下的go.sum文件,而不是在每次命令调用时都重新计算它们。

在日常开发中,特定module版本的校验和永远不会改变。每次运行或构建时,go命令都会通过本地的go.sum去检查其本地缓存副本的校验和是否一致。如果校验和不匹配,则go命令将报告安全错误,并拒绝运行构建或运行。在这种情况下,重要的是找出正确的校验和,确定是go.sum错误还是下载的代码是错误的。如果go.sum中尚未包含已下载的module,并且该模块是公共module,则go命令将查询Go校验和数据库以获取正确的校验和数据存入go.sum。如果下载的代码与校验和不匹配,则go命令将报告不匹配并退出。

Go 1.13提供了GOSUMDB环境变量用于配置Go校验和数据库的服务地址(和公钥),其默认值为"sum.golang.org",这也是Go官方提供的校验和数据库服务(大陆gopher可以使用sum.golang.google.cn)。

出于安全考虑,建议保持GOSUMDB开启。但如果因为某些因素,无法访问GOSUMDB(甚至是sum.golang.google.cn),可以通过下面命令将其关闭:


go env -w GOSUMDB=off  

GOSUMDB关闭后,仅能使用本地的go.sum进行包的校验和校验了。

4)面向私有模块的GOPRIVATE

有了GOPROXY后,公共module的数据获取变得十分easy。但是如果依赖的是企业内部module或托管站点上的private库,通过GOPROXY(默认值)获取显然会得到一个失败的结果,除非你搭建了自己的公私均可的goproxy server并将其设置到GOPROXY中。

Go 1.13提供了GOPRIVATE变量,用于指示哪些仓库下的module是private,不需要通过GOPROXY下载,也不需要通过GOSUMDB去验证其校验和。不过要注意的是GONOPROXY和GONOSUMDB可以override GOPRIVATE中的设置,因此设置时要谨慎,比如下面的例子:


GOPRIVATE=pkg.tonyba.com/private  
GONOPROXY=none

GONOSUMDB=none  

GOPRIVATE指示pkg.tonybai.com/private下的包不经过代理下载,不经过SUMDB验证。但GONOPROXY和GONOSUMDB均为none,意味着所有module,不管是公共的还是私有的,都要经过proxy下载,经过sumdb验证。前面提到过了,GONOPROXY和GONOSUMDB会override GOPRIVATE的设置,因此在这样的配置下,所有依赖包都要经过proxy下载,也要经过sumdb验证。不过这个例子中的GOPRIVATE的值也不是一无是处,它可以给其他go tool提供私有module的指示信息。

3. Go错误处理优化迈出第一步

Go核心团队早在一年前就提出了关于go错误处理的多个proposal,其中涉及解决if err != nil 大量重复问题的,有解决错误包装(wrap)问题的,有解决error value比较问题的。在Go 1.13中,Go核心团队落实了后两个:

  • 通过标准库增加了errors.Is和As函数来解决error value比较问题

  • 增加errors.Unwrap来解决error unwrap问题。

并且Go通过在fmt.Errorf中新增的"%w"动词来协助Gopher快速创建一个包装错误,创建的error变量实现了下面接口:


interface { // 一个匿名接口  

Unwrap() error  

}  

关于Go 1.13中错误处理的改进,Go官方发表了一篇博客《Go 1.13中的错误处理》给出了十分详尽的说明,这里就不赘述了。

4. 性能

个人觉得Go 1.13中能带来性能提升的变动主要有三个:

第一个就是defer的性能提升。

defer语法让Gopher在进行资源(文件、锁)释放的过程变动优雅很多,也不易出错。但在性能敏感的应用中,defer带来的性能负担也是Gopher必须要权衡的问题。在Go 1.13中,Go核心团队对defer性能做了大幅优化,官方给出了在大多数情况下,defer性能提升30%的说法。

这里可以来验证一下:我们使用Go 1.13和Go 1.12.7两个版本运行同一个benchmark(macos 1.6G 8核 16G内存):


// github.com/bigwhite/experiments/go1.13-examples/defer_benchmark_test.go  

package defer_test  
  
import "testing"  
  
func sum(max int) int {  
total := 0  
for i := 0; i < max; i++ {  
total += i  
}  
  
return total  
}  
  
func foo() {  
defer func() {  
sum(10)  
}()  
  
sum(100)  
}  
  
func BenchmarkDefer(b *testing.B) {  
for i := 0; i < b.N; i++ {  
foo()  
}  
}  

go 1.13下的benchmark结果:


$go test -bench . defer_benchmark_test.go  
goos: darwin  
goarch: amd64  
BenchmarkDefer-8 17341530 67.3 ns/op  
PASS  
ok command-line-arguments 1.245s  

go 1.12.7下的benchmark结果:


$go test -bench . defer_benchmark_test.go  
goos: darwin  
goarch: amd64  
BenchmarkDefer-8 20000000 76.5 ns/op  
PASS  
ok command-line-arguments 1.618s  
  

我们看到性能的确有提升,但没有到30%这么大幅度,也许这仅仅是一个个例吧。

第二个是优化后的逃逸分析(escape analysis)让编译器在选择究竟将变量分配在stack上还是heap上的时候更加精确。在老版本里分配到heap上的变量,在Go 1.13中可能就会分配到stack上,从而减少内存分配的次数,一定程度上减轻gc的压力,达到性能提升的目的。

第三个是sync包中Mutex、RWMutex的方法的inline化带来的性能提升,官方说法是10%。我们同样来benchmark一下:


// github.com/bigwhite/experiments/go1.13-examples/mutex_benchmark_test.go  

package mutex_test  
  
import (  
"sync"  
"testing"  
)  
  
func sum(max int) int {  
total := 0  
for i := 0; i < max; i++ {  
total += i  
}  
  
return total  
}  
  
func foo() {  
var mu sync.Mutex  
mu.Lock()  
sum(10)  
mu.Unlock()  
}  
  
func BenchmarkMutex(b *testing.B) {  
for i := 0; i < b.N; i++ {  
foo()  
}  
}  

Go 1.13下的结果:


$go test -bench . mutex_benchmark_test.go  
goos: darwin  
goarch: amd64  
BenchmarkMutex-8 43395768 26.4 ns/op  
PASS  
ok command-line-arguments 1.182s  
  

Go 1.12.7下的结果:


$go test -bench . mutex_benchmark_test.go  
goos: darwin  
goarch: amd64  
BenchmarkMutex-8 50000000 28.4 ns/op  
PASS  
ok command-line-arguments 1.457s  

从结果看,提升在7%左右,约等于10%吧。

5. 其他变化

简单罗列一些我认为值得关注的小变化:

  • Go 1.13现在支持Android 10了;对MacOS的支持需要至少10.11版本;

  • godoc不再和go、gofmt放入go release版中,需要godoc的,需要单独从golang.org/x/tools/cmd/godoc中下载安装;

  • crypto/tls默认开启tls 1.3支持;

  • unicode包支持的unicode标准从10.0版本升级到Unicode 11.0版本

6. 小结

Go 1.13版本的发布标志着Go向着Go2的目标又迈出了坚实的一步,Go的演化节奏也是恰到好处:

  • go module已经落地成型,逐渐打磨到成熟;

  • 错误处理:迈出阶段性的一步,后续持续改进

  • Go generics: 是Go2最大的"挑战"。我们看到在GopherCon 2019大会上,Ian Lance Taylor带来的有关Go generics的proposal的改进正在被越来越多Gopher所认可。

不过按照go team的行事风格,任何一个proposal都会经历"实验,简化和发布"的步骤,Go generics还有很长的路要走,让我们共同期待!

本文中涉及的样例源码可以在这里获取到。


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