Go 1.22中值得關(guān)注的幾個(gè)變化，你知道幾個(gè)？

作者：白明的贊賞賬戶 2024-02-19 08:07:31

記憶中，這似乎是Eli Bendersky首次代表Go團(tuán)隊(duì)撰寫Go版本發(fā)布的文章，文章短小且言簡意賅，會(huì)讓大家誤以為Go 1.22版本沒有太多的功能點(diǎn)變更，其實(shí)不然。讀過我之前寫的“Go 1.22新特性前瞻[4]”一文的童鞋都知道Go 1.22中有很多重要且影響深遠(yuǎn)的值得我們關(guān)注的變化。在這篇文章中，我們就再來介紹一下這些變化，供大家參考。

美國時(shí)間2024年2月6日，正當(dāng)中國人民洋溢在即將迎來龍年春節(jié)的喜慶祥和的氣氛中時(shí)，Eli Bendersky^[1]代表Go團(tuán)隊(duì)在Go官博發(fā)文“Go 1.22 is released!^[2]”，正式向世界宣告了Go 1.22版本的發(fā)布！

注：大家可以從Go官網(wǎng)下載Go 1.22的第一個(gè)版本go 1.22.0，也可以在Go playground^[3]上選擇Go 1.22版本在線體驗(yàn)Go 1.22的語法。

記憶中，這似乎是Eli Bendersky首次代表Go團(tuán)隊(duì)撰寫Go版本發(fā)布的文章，文章短小且言簡意賅，會(huì)讓大家誤以為Go 1.22版本沒有太多的功能點(diǎn)變更，其實(shí)不然。讀過我之前寫的“Go 1.22新特性前瞻^[4]”一文的童鞋都知道Go 1.22中有很多重要且影響深遠(yuǎn)的值得我們關(guān)注的變化。在這篇文章中，我們就再來介紹一下這些變化，供大家參考。

0. 插播“舊聞”：Go再次進(jìn)入Top10，并刷新有史以來的最高排名

TIOBE編程語言排行榜發(fā)布2024年2月編程語言排名的時(shí)間恰逢中國人民的傳統(tǒng)佳節(jié)春節(jié)期間，因此它的這次排名發(fā)布“淹沒”在了“龍年大吉”的喜慶氣氛當(dāng)中了。年后開工，大家翻看這條“舊聞”時(shí)，才發(fā)現(xiàn)在這次排名中，Go再一次回到Top10，位列第8名，刷新了Go打榜一來的歷史最好位次。

單看這一次進(jìn)入top10似乎沒有什么，因?yàn)?023年4月份，Go也躋身過top10，排名第10。但如果從Go打榜以來的歷史曲線來看，如下圖：

我們看到了“翹尾”，我們看到了Go邁過“低谷”后的爬升！這與我在《Go語言第一課專欄》^[5]的結(jié)課語《和你一起迎接Go的黃金十年》^[6]中預(yù)判：Go即將迎來自己的黃金十年 愈來愈吻合了！

不過，我在《2023年Go語言盤點(diǎn)：穩(wěn)中求新，穩(wěn)中求變^[7]》一文中提到過TIOBE index作為世界最知名的編程語言排行榜，卻存在其“不靠譜”的特性，比如這一期排名中，上古時(shí)代的編程語言Fortran從去年同期的第24位上升至第11位，僅比PHP落后一位，另一門古老的COBOL語言也從去年同期的第30位上升至第19位，僅僅比大熱的Rust語言落后一位。

因此，對(duì)于TIOBE的排名，大家既要了解，也無需過于看重^_^。

言歸正傳，我們來說說Go 1.22版本的變化。

1. 語言變化

Go 1.22對(duì)語言語法做了兩處變更，一個(gè)是Go 1.21版本^[8]中的試驗(yàn)特性loopvar在Go 1.22中轉(zhuǎn)正落地；另一個(gè)也和for循環(huán)有關(guān)，那就是for range新增了對(duì)整型表達(dá)式的支持。兩者相比較，還是第一個(gè)變化loopvar帶來的影響更大一些。為什么呢？因此這是Go語言發(fā)展歷史上第一次真正的填語義層面的“坑”，而且修改的是一個(gè)在Go源碼中最常用的控制結(jié)構(gòu)的執(zhí)行語義，這很大可能會(huì)帶來break change。Go101教程^[9]的作者老貘^[10]將之成為Go歷史上最大的向后兼容性破壞版本^[11]。

注：Go 1.21版本^[12]有一個(gè)對(duì)panic(nil)的語義修正，但我估計(jì)很少會(huì)有人寫出panic(nil)這樣的代碼。

這次語義修改用一句話表達(dá)就是：將經(jīng)典三段式for循環(huán)語句以及for range語句中的用短聲明形式定義的循環(huán)變量從整個(gè)循環(huán)定義和共享一個(gè)，變?yōu)槊總€(gè)迭代定義一個(gè)。

這里借用Go官博文章中那個(gè)例子再說明一下這個(gè)語義變化：

// go1.22-examples/lang/loopvar/main.go
package main

import (
 "fmt"
 "time"
)

func main() {
 done := make(chan bool)

 values := []string{"a", "b", "c"}
 for _, v := range values {
  go func() {
   time.Sleep(time.Second)
   fmt.Println(v)
   done <- true
  }()
 }

 // wait for all goroutines to complete before exiting
 for _ = range values {
  <-done
 }
}

我們用Go 1.22.0版本之前的版本，比如Go 1.21.0，來運(yùn)行該示例：

$go run main.go
c
c
c

我們看到：由于v是整個(gè)循環(huán)中各個(gè)迭代共享的一個(gè)變量，所以在每個(gè)迭代新創(chuàng)建的goroutine中輸出的v都是循環(huán)結(jié)束后v的最終值c。

如果我們用go 1.22.0來運(yùn)行上述示例，我們將得到：

// 輸出的值的順序與goroutine調(diào)度有關(guān)
$go run main.go
b
c
a

注：關(guān)于Go 1.22版本之前的for range的坑，我的極客時(shí)間專欄《Go語言第一課》^[13]專欄有圖文并茂的原理講解，歡迎訂閱閱讀。

那么，loopvar這一語義填“坑”究竟會(huì)對(duì)你的代碼造成怎樣的影響呢？在Russ Cox關(guān)于loopvar語義變更的設(shè)計(jì)文檔^[14]中提到了：只有g(shù)o.mod中的go version在go 1.22.0及以后的時(shí)候才會(huì)生效，這是一個(gè)漸進(jìn)式過渡的過程，因此目前無論是開源項(xiàng)目還是商業(yè)項(xiàng)目，只要go.mod中的go version還沒有更新為大于等于go 1.22.0，那么for循環(huán)依然會(huì)保留短聲明定義的變量的原語義，這樣這些項(xiàng)目都不會(huì)受到影響。

不過，如果是直接在腳本中通過go run xxx.go形式運(yùn)行某個(gè)go源碼的，且當(dāng)前工作目錄以及父目錄下沒有g(shù)o.mod文件的，go 1.22.0會(huì)采用新的loopvar語義，這點(diǎn)大家要注意了。

此外，當(dāng)你將go.mod中的go version升級(jí)到go 1.22.0或更高版本時(shí)，也要注意語義變更可能帶來的問題。在升級(jí)go version之前，可以用Go 1.22版本之前的go vet對(duì)項(xiàng)目源碼進(jìn)行一次靜態(tài)分析，對(duì)于go vet提示：“l(fā)oop variable v captured by func literal”的地方務(wù)必注意逐個(gè)確認(rèn)。

注：Go 1.22版本中的go vet已經(jīng)移除了在go version >= 1.22.0時(shí)，對(duì)“l(fā)oop variable v captured by func literal”情況進(jìn)行警告的功能。

關(guān)于Go 1.22中for range支持后面接整型表達(dá)式的“語法糖”新特性以及函數(shù)迭代器的實(shí)驗(yàn)特性^[15]，這里就不細(xì)說了，大家可以看看“Go 1.22新特性前瞻^[16]”一文中的說明。

2. 編譯器、運(yùn)行時(shí)與工具鏈

在編譯器、運(yùn)行時(shí)和工具鏈這些方面，Go 1.22的正式版本與“Go 1.22新特性前瞻^[17]”一文中使用的Go 1.22rc1版本幾乎沒有差異，這里挑主要內(nèi)容介紹一下，其他一些內(nèi)容可以參考前瞻^[18]一文。

Go 1.22版本繼續(xù)在編譯上優(yōu)化PGO(profile-guided optimization)，基于PGO的構(gòu)建可以比以前版本實(shí)現(xiàn)更高比例的調(diào)用去虛擬化(devirtualize)。在Go 1.22中，官?給出的PGO帶來的性能提升數(shù)字是2%~14%，這應(yīng)該是基于Google內(nèi)部一些典型的Go程序測算出來的。

注：如果你對(duì)PGO優(yōu)化還不是很了解，可以看看“深入理解Profile Guided Optimization(PGO)^[19]”這篇文章。

Go 1.22版本編譯器現(xiàn)在可以更多運(yùn)?devirtualize和inline。在Go編譯器中，devirtualize是一種編譯優(yōu)化技術(shù)，旨在消除“虛函數(shù)”調(diào)用的開銷。“虛函數(shù)”是指在面向?qū)ο缶幊讨校ㄟ^基類指針或引用調(diào)用的函數(shù)。在Go中所謂虛函數(shù)調(diào)用指的就是通過接口類型變量進(jìn)行的方法調(diào)用。由于是動(dòng)態(tài)調(diào)用，基于接口的方法調(diào)用需要在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行查找和分派，這可能導(dǎo)致一定的性能損失。

而Go編譯器在進(jìn)行devirtualize優(yōu)化時(shí)，會(huì)嘗試根據(jù)程序的上下文信息和類型信息，確定方法調(diào)用的具體對(duì)象實(shí)例。如果編譯器能夠確定調(diào)用的具體實(shí)例，則會(huì)將通過接口的方法調(diào)用替換為直接調(diào)用具體對(duì)象實(shí)例的方法，從而消除運(yùn)行時(shí)的開銷，使得通過接口類型變量進(jìn)行方法調(diào)用的性能得到優(yōu)化提升。

Go 1.22版本中的運(yùn)行時(shí)可以使基于類型的垃圾收集的元數(shù)據(jù)更接近每個(gè)堆對(duì)象，從而將Go程序的CPU性能（延遲或吞吐量）提高了1-3%。這一變化還支持通過重復(fù)數(shù)據(jù)刪除冗余元數(shù)據(jù)，進(jìn)而將大多數(shù)Go程序的內(nèi)存開銷減少了大約1%。

在工具鏈方面，有三個(gè)主要改變這里提一下：

go work支持vendor

在Go 1.22版本中，通過go work vendor可以將workspace中的依賴放到vendor?錄下，同時(shí)在構(gòu)建時(shí)，如果workspace下有vendor?錄，那么默認(rèn)的構(gòu)建是go build -mod=vendor，即基于vendor的構(gòu)建。

go mod init不再care其他vendor工具的配置文件

go mod init不再嘗試將其他vendor工具（例如Gopkg.lock ）的配置文件導(dǎo)入到go module依賴文件(go.mod)中了，也就是說從Go 1.22版本開始，go module出現(xiàn)之前的那些gopath時(shí)代的依賴管理工具正式退出并成為歷史了。

改進(jìn)go test -cover的輸出

對(duì)于沒有自己的測試文件的包，go test -cover在go 1.22版本之前會(huì)輸出：

? mymod/mypack [no test files]

但在Go 1.22版本之后，會(huì)報(bào)告覆蓋率為0.0%：

mymod/mypack coverage: 0.0% of statements

3. 標(biāo)準(zhǔn)庫

這里列舉一下標(biāo)準(zhǔn)庫值得關(guān)注的重大變化，大家可以與前瞻^[20]一文相互參考著閱讀。

3.1 math/rand/v2：標(biāo)準(zhǔn)庫的第一個(gè)v2版本包

Go 1.22中新增了math/rand/v2包，這里之所以將它列為Go 1.22版本標(biāo)準(zhǔn)庫的?次重要變化，是因?yàn)檫@是標(biāo)準(zhǔn)庫第一次為某個(gè)包建?v2版本，按照Russ Cox的說法，這次math/rand/v2包的創(chuàng)建，算是為標(biāo)準(zhǔn)庫中的其他可能的v2包“探探路”，找找落地路徑。關(guān)于math/rand/v2包相對(duì)于原math/rand包的變化有很多，具體可以參考issue 61716^[21]中的設(shè)計(jì)與討論。

3.2 增強(qiáng)http.ServeMux表達(dá)能力

在Go 1.22版本中，http.ServeMux的表達(dá)能力得到了大幅提升，從原先只支持靜態(tài)路由，到新版本中支持如下一些特性：

"/index.html"路由將匹配任何主機(jī)和方法的路徑"/index.html"；
"GET /static/"將匹配路徑以"/static/"開頭的GET請(qǐng)求；
"example.com/"可以與任何指向主機(jī)為"example.com"的請(qǐng)求匹配；
"example.com/{$}"會(huì)匹配主機(jī)為"example.com"、路徑為"/"的請(qǐng)求，即"example.com/"；
"/b/{bucket}/o/{objectname...}"匹配第一段為"b"、第三段為"o"的路徑。名稱"bucket"表示第二段，"objectname"表示路徑的其余部分。

并且新版ServeMux在路由匹配性能方面也不輸眾多開源http路由框架太多，后續(xù)建立Go web或api類新項(xiàng)目時(shí)，可以考慮首選新版ServeMux來進(jìn)行路由匹配了，減少對(duì)外部的一個(gè)依賴。

關(guān)于新版http.ServeMux的具體使用方法，其作者Jonathan Amsterdam（也是log/slog^[22]的作者）在官博發(fā)表了一篇名為“Routing Enhancements for Go 1.22^[23]”的文章，大家可以詳細(xì)參考。

關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)庫的其他一些變化，大家可以參考前瞻^[24]一文以及更詳細(xì)的Go 1.22的發(fā)布說明文檔^[25]。

4. 小結(jié)

綜上，Go 1.22版本對(duì)語言、編譯器、工具鏈、運(yùn)行時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)庫都有一定程度的改進(jìn)和創(chuàng)新，遺留代碼通過Go 1.22版本的重新編譯便可以得到一定程度的性能上的自然提升，這也體現(xiàn)了Go語言在穩(wěn)中求新、穩(wěn)中求變^[26]的特點(diǎn)。

不過這里還要提醒各位Go開發(fā)者，在升級(jí)Go 1.22版本時(shí)務(wù)必注意潛在的向后兼容性問題，尤其是loopvar語義帶來的變化影響。

本文涉及的源碼可以在這里^[27]下載。

參考資料

[1]

Eli Bendersky: https://github.com/eliben

[2] Go 1.22 is released!: https://go.dev/blog/go1.22

[3] Go playground: https://go.dev/play/

[4] Go 1.22新特性前瞻: https://tonybai.com/2023/12/25/go-1-22-foresight/

[5] 《Go語言第一課專欄》: http://gk.link/a/10AVZ

[6] 《和你一起迎接Go的黃金十年》: https://time.geekbang.org/column/article/486536

[7] 2023年Go語言盤點(diǎn)：穩(wěn)中求新，穩(wěn)中求變: https://tonybai.com/2023/12/31/the-2023-review-of-go-programming-language/

[8] Go 1.21版本: https://tonybai.com/2023/08/20/some-changes-in-go-1-21/