[译] Go 语言概览

时间 2019-11-06

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原文地址：A bird's eye view of Go

原文做者：Axel Wagner

译文出自：掘金翻译计划

本文永久连接：github.com/xitu/gold-m…

译者：JackEggie

校对者：40m41h42t, JalanJiang

Go 语言概览

本文摘要：本文很是笼统地总结了 Go 语言的定义、生态系统和实现方式，也尽力给出了与不一样的需求所对应的参考文档，详情参见本文末尾。html

每当咱们提及“Go 语言”的时候，可能会由于场景的不一样聊到不少彻底不一样的东西。所以，我尝试着对 Go 语言和其生态系统作一个概述，并在各部份内容中都列出相关的文档（这可能有点像是大杂烩，其中还包含了我最近实际遇到的许多问题）。让咱们开始吧：前端

Go 编程语言

Go 语言是一种编程语言。做为一种权威，Go 语言规范中定义了代码的格式规范和代码所表明的含义。不符合该规范的都不是 Go 语言。一样地，该规范中没有提到的内容不视为该语言的一部分。目前由 Go 语言开发团队维护该规范，每半年发布一个新版本。在我写这篇文章的时候最新的版本是 1.12。android

Go 语言规范规定了：ios

语法
变量的类型、值，及其语义
预先声明的标识符及其含义
Go 程序的运行方式
特殊的 unsafe 包（虽然没有包含全部的语义）

该规范应该已经足够让你实现一个 Go 语言的编译器了。实际上，已经有不少人基于此实现了许多不一样的编译器。git

Go 编译器及其运行时

该语言规范只是一份文本文档，它自己不太有用。你须要的是实现了这些语义的软件，即编译器（分析、检查源代码，并将其转换为可执行的形式）和运行时（提供运行代码时所需的环境）。有不少这样的软件组合，他们都或多或少有些不一样。示例以下：程序员

gc，Go 语言开发团队本身开发的纯 Go 语言实现的（有一小部分汇编实现）编译器和运行时。它随着 Go 语言一块儿发布。与其余此类工具不一样的是，gc 并不严格区分编译器、组装器和连接器 —— 它们在实现的时候共享了大量的代码，而且会共享或传递一些重要职责。所以，一般没法连接由不一样版本的 gc 所编译的包。
gccgo 和 libgo，gcc 的前端和其运行时。它是用 C 实现的，而且也由 Go 开发团队维护。然而，因为它是 gcc 组织的一部分，并根据 gcc 的发布周期发布，所以一般会稍微落后于 Go 语言规范的“最新”版本。
llgo，LLVM 的前端。我对其不太了解。
gopherjs，将 Go 代码编译为 JavaScript，并使用一个 JavaScript VM 和一些自定义代码做为运行时。长远来看，因为 gc 得到了 WebAssembly 的原生支持，它有可能会被淘汰。
tinygo，针对小规模编程的不完整实现。它能够经过自定义一个运行时运行在微控制器（裸机）或者 WebAssembly 虚拟机上。因为它的局限性，技术上来讲它并无实现 Go 语言的全部特性 —— 主要体如今它缺乏垃圾回收器、并发和反射。

还有更多其余的实现，但这已经足以让你了解不一样的实现方式。以上每一种方法都使用了不一样的方式来实现 Go 语言，并具备本身不同凡响的特性。他们可能存在的不一样之处有（为了说明这一点，下面的某些说法可能会有点奇特）：github

int/uint 的大小 —— 长度可能为 32 位或 64 位。
运行时中基础功能的实现方式，如内存分配、垃圾回收和并发的实现。
遍历 map 的顺序并无在 Go 语言中定义 —— gc 显然会将这类操做随机化，而 gopherjs 会用你使用的 JavaScript 实现遍历。
append 操做分配的所需额外内存空间大小 —— 可是，在分配额外空间时，不会再次分配更多的内存空间。
unsafe.Pointer 与 uintptr 之间的转换方式。特别指出，gc 对于该转换什么时候应该生效有本身的规则。一般状况下，unsafe 包是虚拟的，它会在编译器中被实现。

通常来讲，根据规范中没有提到的某些细节（尤为是上面提到的那些细节）可使你的程序用不一样的编译器也能编译，但每每程序不会像你预期的那样正常工做。所以，你应该尽力避免此类事情发生。golang

若是你的 Go 语言是经过“正常”渠道安装的话（在官网上下载安装，或是经过软件包管理器安装），那么你会获得 Go 开发团队提供的 gc 和正式的运行时。在本文中，当咱们在讨论“Go 是如何作的”时，若没有在上下文特别指明，咱们一般就是在谈论 gc。由于它是最重要的一个实现。编程

标准库

标准库是 Go 语言中附带的一组依赖包，它能够被用来当即构建许多实用的应用程序。它也由 Go 开发团队维护，而且会随着 Go 语言和编译器一块儿发布。通常来讲，标准库的某种实现只能依赖与其共同发布的编译器才能正常使用。由于大部分（但不是全部）运行时都是标准库的一部分（主要包含在 runtime、reflect、syscall 包中）。因为编译器在编译时须要兼容当前使用的运行时，所以它们的版本要相同。标准库的 API 是稳定的，不会以不兼容的方式改变，因此基于某个指定版本的标准库编写的 Go 程序在编译器的将来版本中也能够正常运行。c#

有些标准库会彻底本身实现整个库中的全部内容，而有些则只实现一部分 —— 开发者尤为会在 runtime、reflect、unsafe 和 syscall 包中实现自定义的功能。举个例子，我相信 AppEngine 标准库是出于安全考虑从新实现了标准库的部分功能的。这类从新实现的部分一般会尽可能对用户保持透明。

还存在一种标准库之外的独立库，通俗地说这就是 x 或者说是“扩展库”。这种库包含了 Go 开发团队同时开发和维护的部分代码，可是不会与 Go 语言有相同的发布周期，而且相比于 Go 语言自己，兼容性也会较差（功能性和维护性也会较差）。其中的代码要么是实验性的（在将来可能会包含在标准库中），要么是比起标准库中的功能还不够泛用，或者是在某些罕见的状况下，提供一种开发者们能够与 Go 开发团队同步进行代码审查的方式。

再一次强调，若是没有额外地指出，在提到“标准库”时，咱们指的是官方维护和发布的、托管在 golang.org 上的 Go 标准库。

代码构建工具

咱们须要代码构建工具来使 Go 语言易于使用。构建工具的主要职责是找到须要编译的包和全部的依赖项，并依据必要的参数调用编译器和连接器。Go 语言有对包的支持，容许在编译时把多个源代码文件视为一个单元。这也定义了导入和使用其余包的方式。但重要的是，这并无定义导入包的路径与源文件的映射方式，也没有定义导入包在磁盘中的位置。所以，每种构建工具对于该问题都有不一样的处理方式。你可使用通用构建工具（如 Make 命令），但也有许多专门为 Go 语言而生的构建工具：

Go 语言工具^[1]是 Go 开发团队官方维护的构建工具。它与 Go 语言（gc 和标准库）有相同的发布周期。它须要一个名为 GOROOT 的目录（该值从环境变量中获取，会在安装时产生一个默认值）来存放编译器、标准库和其余各类工具。它要求全部的源代码都要存放在一个名为 GOPATH 的目录下（该值也从环境变量中获取，默认为 $HOME/go 或是一个与其相等的值）。举例来讲，包 a/b 的源代码应该位于诸如 $GOPATH/src/a/b/c.go 的路径下。而且 $GOPATH/src/a/b 路径下应该只包含一个包下的源文件。在分布式的模式下，有一种机制能够从任意服务器上递归地下载某个包及其依赖项，即便这种机制不支持版本控制或是下载校验。Go 语言工具中也包含了许多其余工具包，包括用于测试 Go 代码的工具、阅读文档的工具（golang.org 是用 Go 语言工具部署的）、提交 bug 的工具和其余各类小工具。
gopherjs 自带的构建工具，它在很大程度上模仿了 Go 语言工具。
gomobile 是一个专门为移动操做系统构建 Go 代码的工具。
dep、gb、glide 等等是社区开发的构建和依赖项管理工具，它们各自都有本身独特的文件布局方式（有些能够与 Go 语言工具兼容，有些则不兼容）和依赖项声明方式。
bazel 是谷歌内部构建工具的开源版本。虽然它的使用实际上并不限于 Go 语言，但我之因此把它列为单独的一项，是由于人们常说 Go 语言工具旨在为谷歌服务，而与社区的需求相冲突。然而，Go 语言工具（和其余许多开放的工具）是没法被谷歌所使用的，缘由是 bazel 使用了不兼容的文件布局方式。

代码构建工具是大多数用户在编写代码时直接使用的重要工具，所以它很大程度上决定了 Go 语言生态系统的方方面面，也决定了包的组合方式，这也将影响 Go 程序员之间的沟通和交流方式。如上所述，Go 语言工具是被隐式引用的（除非指定了其余的运行环境），所以它的设计会让公众对 “Go 语言”的见解形成很大的影响。虽然有许多替代工具可供使用，这些工具也已经在如公司内部使用等场景被普遍使用，可是开源社区一般但愿 Go 语言工具与 Go 语言的使用方式相契合，这意味着：

能够获取源代码。Go 语言工具对包的二进制分发只作了极其有限的支持，而且仅有的支持将会在未来的版本中移除。
要依据 Go 官方文档编排格式来撰写文档。
要包含测试用例，而且能经过 go test 运行测试。
能够彻底经过 go build 来编译（与后面所述的特征共同被称为“能够经过 Go 获得的” —— “go-gettable”）。特别指出，若是须要生成源代码或是元编程，则使用 go generate 并提交生成的构件。
经过命名空间导入的路径其第一部分是一个域名，该域名能够是一个代码托管服务器或者是该服务器上运行的一个 Web 服务，则 Go 代码能够找到源代码和其依赖，而且能够正常工做。
每一个目录都只有一个包，而且可使用代码构建约束条件进行条件编译。

Go 语言工具的文档很是全面，它是一个学习 Go 如何实现各类生态系统的良好起点。

其余工具

Go 语言的标准库包含了一些能够与 Go 源代码交互的包和包含了更多功能的 x/tools 扩展库。Go 语言也所以在社区中有很是强的第三方工具开发文化（因为官方强烈地想要保持 Go 语言自己的精简）。这些工具一般须要知道源代码的位置，可能还须要获取类型信息。go/build 包遵循了 Go 语言工具的约定，所以它自己就能够做为其部分构建过程的文档。缺点则是，构建在它之上的工具备时与基于其余构建工具的代码不兼容。所以有一个新的包正在开发中，它能够与其余构建工具很好地集成。

实际上 Go 语言的工具备很是多，而且每一个人都有本身的偏好。但大体以下：

Go 语言开发团队所研发的工具，与 Go 语言有相同的发布周期。
它包含代码自动格式化工具、测试覆盖率工具、运行时追踪工具、信息收集工具、针对常见错误的静态分析器、一款已经废弃的 Go 代码升级工具。这些工具均可以经过 go tool <cmd> 命令来访问。
由 Go 开发团队所维护，但不随 Go 语言一块儿发布的工具。博客文章编写工具和演示工具、大型代码重构工具、导入路径自动修正工具和语言服务器。
第三方工具 —— 实在太多了。有不少关于第三方工具的列表，例如这个。

总结

我想用一个简短的参考文献列表来结束这篇文章，列表的内容是为那些感到迷茫的初学者准备的。请点击下面的连接：

开始学习 Go 语言。
理解 Go 语言的工做方式。
什么是合法的 Go 代码及其缘由。
Go 语言工具及其文档，也能够经过 go help 查看。有时会涉及到其余内容，你也能够查看这些不够精细的内容。
编写符合社区标准的代码。
对代码进行测试。
寻找新的依赖包或查看公用包的文档。

除此之外还有许多有价值的文档能够做为补充，但这些应该已经足够让你有一个良好的开端了。做为一个 Go 语言的初学者，若是你发现本文有任何遗漏之处（我可能会补充更多的细节）或者你找到了任何有价值的参考资料，请经过 Twitter 联系我。若是你已是一个经验丰富的 Go 语言开发者，而且你发现我遗漏了某些重要的内容（可是我有意忽略了一些重要的参考资料，使得初学者们能够感觉到 Go 语言学习中的新鲜感:smile:），也请给我留言。

[1] 注：Go 开发团队目前正在对模块作一些支持，模块是包之上的代码分发单元，这些支持包括版本控制和一些可使“传统” Go 语言工具解决问题的基础工做。等这些支持完成之后，这一段中的全部内容基本上就都过期了。对模块的支持目前是有的，但还不是 Go 语言的一部分。因为本文的核心内容是对 Go 语言的不一样组成部分进行简要介绍，这些内容是不太容易发生变化的，目前来看我认为理解这些历史问题也是颇有必要的。

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