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Go 下一步計劃,新標準庫 sync/v2!

開發 前端
通過將 ??sync.Map?? 和 ??sync.Pool?? 改造為泛型類型,可以輕松解決和避免這些問題。但是由于 Go1 兼容性保障。也就是兼容性問題,考慮 Go 核心團隊無法直接修改現有 sync v1 包中的 Map 和 Pool 類型。

大家好,我是煎魚。

之前 Go 核心團隊乘機推廣了標準庫 v2 的更新計劃,想著把一些老舊的標準庫給干掉。在上一步已經把 math/rand/v2 給做了,官方也認為非常成功。

后續將開始計劃新標準庫 sync/v2 的更新和發布。今天文章主要分享此提案。

#go/issues/71076#go/issues/71076

起源

本次新標準庫 sync/v2 的一個改造重點,來自于一個一攬子提案《spec: add generic programming using type parameters[1]》:

圖片圖片

核心目的就是:“建議在 Go 語言中添加對類型參數的支持。這將改變 Go 語言,使其支持一種通用編程形式。”

簡單來講,就是用逐步用泛型重構一切適用的標準庫。

新提案:sync/v2

背景

當前 sync 包提供了 MapPool 類型。這些類型是在 Go 支持泛型之前設計的,其操作的值類型均為 any。

圖片圖片

導致存在兩個核心問題:

  • 類型不安全:因設計于泛型前,依賴 any 類型,無法保證編譯時類型校驗,違背 Go 的類型安全原則;
  • 性能損耗:非指針值轉換為 any 需額外內存分配,導致存儲字符串鍵或切片值時效率低下。

解決思路

通過將 sync.Mapsync.Pool 改造為泛型類型,可以輕松解決和避免這些問題。

但是由于 Go1 兼容性保障。也就是兼容性問題,考慮 Go 核心團隊無法直接修改現有 sync v1 包中的 Map 和 Pool 類型。

解決思路,將主要采取以下兩點方法:

  • 需要通過泛型重構為強類型設計。
  • 新增 sync/v2 包引入泛型版本。例如:Map[K,V]/Pool[T],避免命名混亂(例如:PoolOf 的歧義),并支持 v1 到 v2 到平滑遷移。

這樣后續大家可以直接通過類似 goimports 工具,直接將 v1 版本遷移至 sync/v2,不需要手動處理導入路徑。

同時可以保留原 v1 包兼容性,可以徹底解決后續類型與性能問題,符合 Go 語言長期演進方向和規范。

具體改造

sync/v2 包中,以下類型和函數將與當前 sync v1 包保持一致(不變):

func OnceFunc(f func()) func()
func OnceValue[T any](f func( "T any") T) func() T
func OnceValues[T1, T2 any](f func( "T1, T2 any") (T1, T2)) func() (T1, T2)
type Cond struct{ ... }
    func NewCond(l Locker) *Cond
type Locker interface{ ... }
type Mutex struct{ ... }
type Once struct{ ... }
type RWMutex struct{ ... }
type WaitGroup struct{ ... }

改造點之一:現有的 Map 類型將被需要兩個類型參數的新泛型類型取代。需注意,原 Range 方法將變更為返回迭代器的 All 方法。

如下代碼:

// Map is like a Go map[K]V but is safe for concurrent use
// by multiple goroutines without additional locking or coordination.
// ...and so forth
type Map[K comparable, V any] struct { ... }

// Load returns the value stored in the map for a key, or the zero value if no
// value is present.
// The ok result indicates whether value was found in the map.
func (m *Map[K, V]) Load(key K) (value V, ok bool)

// Store sets the value for a key.
func (m *Map[K, V]) Store(key K, value V)

// LoadOrStore returns the existing value for the key if present.
// Otherwise, it stores and returns the given value.
// The loaded result is true if the value was loaded, false if stored.
func (m *Map[K, V]) LoadOrStore(key K, value V) (actual V, loaded bool)

// LoadAndDelete deletes the value for a key, returning the previous value if any.
// The loaded result reports whether the key was present.
func (m *Map[K, V]) LoadAndDelete(key K) (value V, loaded bool)

// Delete deletes the value for a key.
func (m *Map[K, V]) Delete(key K)

// Swap swaps the value for a key and returns the previous value if any.
// The loaded result reports whether the key was present.
func (m *Map[K, V]) Swap(key K, value V) (previous V, loaded bool)

// CompareAndDelete deletes the entry for key if its value is equal to old.
// This panics if V is not a comparable type.
//
// If there is no current value for key in the map, CompareAndDelete
// returns false.
func (m *Map[K, V]) CompareAndDelete(key K, old V) (deleted bool)

// CompareAndSwap swaps the old and new values for key
// if the value stored in the map is equal to old.
// This panics if V is not a comparable type.
func (m *Map[K, V]) CompareAndSwap(key K, old, new V) (swapped bool)

// Clear deletes all the entries, resulting in an empty Map.
func (m *Map[K, V]) Clear()

// All returns an iterator over the keys and values in the map.
// ... and so forth
func (m *Map[K, V]) All() iter.Seq2[K, V]

// TODO: Consider Keys and Values methods that return iterators, like maps.Keys and maps.Values.

改造點之二:現有的 Pool 類型將被一個需要類型參數的新泛型類型取代。

同時新版 Pool 將不再暴露公開的 New 字段,改為通過 NewPool 函數創建實例。該函數接受一個生成新值的函數參數,用于替代原 New 字段的初始化行為。

如下代碼:

// A Pool is a set of temporary objects of type T that may be individually saved and retrieved.
// ...and so forth
type Pool[T any] struct {
    ...
}

// NewPool returns a new pool. If the newf argument is not nil, then when the pool is empty,
// newf is called to fetch a new value. This is useful when the values in the pool should be initialized.
func NewPool[T any] (newf func() T) *Pool[T]

// Put adds x to the pool.
func (p *Pool[T]) Put(x T)

// Get selects an arbitrary item from the Pool, removes it from the
// Pool, and returns it to the caller.
// ...and so forth
//
// If Get does not have a value to return, and p was created with a call to [NewPool] with a non-nil argument,
// Get returns the result of calling the function passed to [NewPool].
func (p *Pool[T]) Get() T

總結

之前標準庫 math/rand/v2 在 Go 核心團隊看來,已經取得了不錯的成果。泛型在 Go1.18 也輸出了(雖然還不完善),Go1 向前兼容性和向后兼容性保障的方式也確立了。

接下來想必 Go 就會每年更新幾個 v2 標準庫。這次 sync/v2 也是一次不錯的改造,解決了不少原有的問題。大家可以小小期待一下。

參考資料

[1]spec: add generic programming using type parameters: https://github.com/golang/go/issues/43651

責任編輯:武曉燕 來源: 腦子進煎魚了
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