[译]为何你应该学习Go语言？（上）

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“Go将成为将来的服务端语言。” --Tobias Lütke, Shopify

在过去的几年中，崛起了一门新的语言：Go，也称做GoLang。做为一名开发者，没有什么比一门新的编程语言更让人兴奋的了，因此，我在四五个月以前开始了Go的学习。经过本文，我将告诉你，为何你也应该来学习这门新的编程语言。

在本文中，我不会教你如何写出"Hello World!!"。这样的教程网络上已经有不少了。我将在本文中阐述，软硬件目前的发展示状，以及，在这样的形势下，咱们为何要学习像Go这样的新语言。由于存在问题，因此须要找到解决方案。

硬件的局限性

摩尔定律在失效。

2004年，英特尔公司推出了第一款具有3.0GHz主频的奔腾4处理器。而现在，个人2016款Macbook Pro也只有2.9GHz的主频。所以，原始处理能力在过去的十年中，基本没有什么提高。下图清晰地展现了处理能力的增加与时间之间的关系。

从上图中咱们能够看出，单线程的性能和处理器的频率在近十年的增加几乎持平。若是你认为添加更多的晶体管能够解决的话，那你就错了。由于在微观尺度上，量子特性开始显现（例如：量子隧道穿越），放更多的晶体管成本也会越高( 为何？)，而且，单位美圆能够添加的晶体管数量也开始降低。

因此，针对上述问题，解决方案以下：

• 厂商开始向处理器添加更多的内核。当今，咱们有四核和八核的 CPU 可用。
• 引入了超线程技术。
• 为处理器添加更多的缓存以提高性能

可是以上方案自身也存在局限性。因为缓存自身的物理限制：缓存越大，速度越慢，因此咱们没法一直向处理器增长缓存来提高性能。向处理器添加更多的内核也存在它的成本。这样的扩展也是有限的。这些多核处理器能够同时运行多个线程，从而实现了并发性。咱们稍后会讨论它。

所以，若是咱们没法依赖于硬件提高，那惟一的出路只能是经过更高效的软件来提高性能。但遗憾的是，现代编程语言都不过高效。

“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 拥有 goroutine!!

如上所述，硬件厂商经过向处理器添加更多的内核来提高性能。全部的数据中心都运行在这些处理器上，咱们应该期待在将来几年内核数量的增加。更进一步，现在的应用程序均使用多个微服务来维持数据库的链接、消息队列和保持缓存。所以，咱们开发的软件和编程语言应该更容易支持并发，而且，随着内核数量的增加，它们应该是可扩展的。

可是，大多数现代编程语言（如 Java、Python 等）均来自于90年代的单线程环境。这些语言虽然大都支持多线程，但真正的问题是并发执行、线程锁、竞争条件和死锁。这些问题使得很难在这些语言上建立一个多线程应用。

例如，在 Java 中建立新的线程，内存的利用率并不高效。每一个线程会消耗大约 1 MB 的堆内存，最终，若是你运行了上千个线程，他们会对堆带来巨大的压力，而且会因为内存不足而宕机。另外，你想要在两个或者多个线程之间通讯，也是很是困难的。

另外一方面，Go 于 2009 年发布，这时多核处理器已经可用了。这也是为何 Go 在构建时会考虑保证并发性。Go 拥有 goroutine 来替代线程，单个goroutine消耗大约 2 KB 的堆内存。所以，你能够随时启动上百万个 goroutine。

其余好处：

• Goroutine 具备可伸缩的分段堆栈（版本1.4之后，已改成连续栈），这意味着在须要的时候才会使用更多的内存。
• Goroutine 比线程启动得更快。
• Goroutine 自带安全通讯协议，channels。
• Goroutine 容许你在共享数据结构时避免使用互斥锁。
• 此外，goroutine 和系统线程没有1:1的映射关系。单个goroutine能在多个线程上运行。Goroutine 也能被复用到少数的系统线程上。

你能够经过 Rob Pike 的演讲并发不是并行加深理解。

基于以上几点，使 Go 能像 Java、C 或者 C++ 同样拥有强大的并发处理能力，并且能像Erlang同样，保证并发执行代码严谨性的同时，还能十分优雅。