Go (Golang): Czym jest ten język programowania, czym różni się od innych i jak go używać

Spis treści:

• Czym jest język programowania Go
• Cechy języka Go
• Możliwości techniczne języka Go
• Typy danych w języku Go
• Jak zainstalować język programowania Go i zacząć z niego korzystać
• Pierwszy program w języku Go
• Podsumowanie

Google opracował Golang jako wydajną i przyjazną dla użytkownika alternatywę dla C++. Ten język programowania szybko zyskał popularność i konsekwentnie zajmuje wysokie pozycje w różnych rankingach. Go przyciąga uwagę nowych programistów ze względu na swoją prostotę, wysoką wydajność i możliwości tworzenia skalowalnych aplikacji.

Język programowania został opracowany przez Roba Pike'a i Kena Thompsona, wybitnych postaci w dziedzinie informatyki. Obaj specjaliści pracowali wcześniej w słynnym Bell Labs. Ken Thompson jest również znany jako jeden z twórców systemu operacyjnego UNIX i języka programowania B, który był poprzednikiem języka C.

W tym artykule dowiesz się o SEO, jego podstawowych zasadach i metodach, a także otrzymasz praktyczne wskazówki dotyczące optymalizacji treści. Dodatkowo, omówimy, jak poprawnie używać słów kluczowych i jak poprawić widoczność witryny w wyszukiwarkach. Ta wiedza pomoże Ci przyciągnąć więcej ruchu do Twojego zasobu i poprawić jego pozycję w wynikach wyszukiwania.

• Czym jest język programowania Go?
• Jakie są jego funkcje?
• Możliwości techniczne języka?

• Goroutine
• Channel

• Jakie typy danych występują w Go?
• Jak zainstalować język i napisać swój pierwszy program?

Czym jest język programowania Go?

Go, znany również jako Golang, to kompilowany, wielowątkowy język programowania o otwartym kodzie źródłowym. Jest szeroko stosowany w tworzeniu usług sieciowych i aplikacji klient-serwer. Pod koniec 2021 roku Golang znalazł się w pierwszej piątce najbardziej pożądanych języków programowania, wyprzedzając takie popularne języki jak PHP, C# i TypeScript. Dzięki swojej prostocie, wysokiej wydajności i obsłudze wykonywania równoległego, Go stał się preferowanym wyborem dla wielu programistów, którzy chcą tworzyć niezawodne i skalowalne aplikacje. Twórcy Go dążyli do połączenia łatwości programowania charakterystycznej dla Pythona z wysoką wydajnością języków C i C++. Dlatego Go jest językiem kompilowanym. Pomimo obecności interpretera w ekosystemie Go, jest on rzadko używany, ponieważ kod kompiluje się szybko i wydajnie. To sprawia, że ​​Go jest idealnym wyborem dla programistów ceniących sobie zarówno łatwość pisania kodu, jak i szybkość jego wykonywania. Go to język programowania ogólnego przeznaczenia, który pozwala na tworzenie szerokiej gamy aplikacji, od prostych narzędzi konsolowych po złożone systemy wielowątkowe. Jednak jego największa zaleta przejawia się w tworzeniu aplikacji serwerowych, gdzie wykazuje wysoką wydajność i niezawodność. Pomimo obecności bibliotek do tworzenia interfejsów graficznych (GUI), korzystanie z takich narzędzi może być dość skomplikowane i uciążliwe, co sprawia, że ​​Go jest mniej popularny w tym celu. Jeśli rozważasz naukę programowania w Go, rozważ kurs Skillbox. Ten kurs jest idealny dla początkujących, którzy chcą postawić pierwsze kroki w świecie programowania w Go. Zdobądź niezbędną wiedzę i umiejętności, aby z powodzeniem rozpocząć pracę w tej poszukiwanej dziedzinie.

Cechy języka Go

Język programowania Go został zaprojektowany z naciskiem na uproszczenie zadań, pozwalając programistom skupić się na architekturze aplikacji, a nie na rutynowych procesach, takich jak tworzenie dokumentacji czy dbanie o składnię. Łatwość obsługi i wbudowane narzędzia automatyzują wiele rutynowych operacji, znacznie zwiększając produktywność programistów. Dzięki temu Go jest idealnym wyborem do tworzenia wysokowydajnych aplikacji, minimalizując czas poświęcany na zbędne szczegóły.

Go oferuje szereg kluczowych funkcji, które czynią go atrakcyjnym dla programistów. Po pierwsze, jego prosta składnia pozwala na szybkie opanowanie języka i pisanie kodu przy minimalnym wysiłku. Po drugie, Go zapewnia wysoką wydajność dzięki kompilacji do kodu maszynowego, co sprawia, że ​​aplikacje są szybkie i wydajne. Co więcej, język obsługuje programowanie współbieżne za pomocą funkcji goroutine, ułatwiając tworzenie aplikacji wielowątkowych. Dużą uwagę przywiązuje się do zarządzania pamięcią, co przyczynia się do niezawodności i bezpieczeństwa kodu. Na uwagę zasługuje również bogata biblioteka standardowa, która upraszcza pracę z różnymi zadaniami, od programowania sieciowego po manipulację danymi. Wszystkie te funkcje sprawiają, że Go jest idealnym wyborem do tworzenia systemów o dużym obciążeniu i nowoczesnych aplikacji internetowych.

• Automatyczne zarządzanie pamięcią i odśmiecanie. Język Go jest tak szybki jak C/C++, ale łatwiejszy w programowaniu. Podczas gdy C/C++ wymaga ręcznego zarządzania pamięcią, kompilator Golang zajmuje się tym za Ciebie.
• Składnia. Są to ustępstwa składniowe, które pozwalają na szybsze pisanie kodu. Na przykład, formalnie niektóre operacje w Go (if, for) muszą kończyć się średnikiem, ale w rzeczywistości kompilator potrafi umieścić średniki we właściwych miejscach.
• Automatyczne formatowanie programu. Golang automatycznie wcina i wyrównuje elementy według kolumn za pomocą polecenia gofmt. Ważne jest jednak, aby używać tylko tabulatorów do podziału wiersza — gofmt nie rozpoznaje spacji na początku wiersza.
• Automatyczne generowanie dokumentacji. Polecenie godoc znajdzie wszystkie komentarze i przekształci je w podręcznik programu.
• Śledzenie przestarzałych konstrukcji. Narzędzie gofix skanuje kod i oznacza flagami konstrukcje składniowe, które są uważane za przestarzałe według współczesnych standardów.
• Narzędzia testowe. Go zawiera różnorodne narzędzia testowe. Na przykład typecheck sprawdza zgodność typów w kodzie, golint generuje rekomendacje na podstawie oficjalnej dokumentacji — Effective Go i CodeReviewComments, gosimple upraszcza złożone konstrukcje składniowe, a gas znajduje luki w zabezpieczeniach kodu.
• Monitorowanie sytuacji wyścigu. Podczas pracy z systemami wielowątkowymi kluczowe jest wykonywanie funkcji we właściwej kolejności, aby uniknąć pomyłek danych, ponieważ sytuacje wyścigu to bardzo podstępne błędy. Mogą one występować losowo, co sprawia, że ​​ich wyizolowanie jest praktycznie niemożliwe. Golang został zaprojektowany od podstaw z myślą o minimalizacji takich błędów. A jeśli coś przeoczy kod, dostępne są dodatkowe narzędzia do sprawdzania kodu pod kątem sytuacji wyścigu. Aby włączyć detektor sytuacji wyścigu, dodaj flagę --race podczas kompilacji, budowania, testowania lub instalacji pakietu.
• Profilowanie. Język programowania Go zawiera pakiet pprof oraz narzędzie wiersza poleceń pprof. Profiler pprof sprawdza, które fragmenty kodu są zbyt czasochłonne w wykonaniu, gdzie program zużywa zbyt dużo pamięci lub gdzie przeciąża procesor. Jego wynikiem jest raport tekstowy, czyli profil. Aby zwizualizować profil i utworzyć na jego podstawie diagram, należy zainstalować narzędzie Graphviz.

• Programowanie niskopoziomowe. Oczywiście język Go nie mógłby zdobyć laurów C i C++, gdyby nie potrafił pracować bezpośrednio z pamięcią. W tym celu posiada pakiet unsafe.

Możliwości techniczne języka Go

Jedną z kluczowych cech języka programowania Go jest obsługa wielowątkowości. Aby w pełni zrozumieć tę koncepcję, warto przyjrzeć się historii rozwoju technologii komputerowej. Wielowątkowość pozwala na efektywne wykorzystanie zasobów procesora, zapewniając równoległe wykonywanie zadań. Jest to szczególnie istotne we współczesnych aplikacjach wymagających wysokiej wydajności i szybkiego przetwarzania danych. Go oferuje wbudowane mechanizmy pracy z wątkami, takie jak goroutine i kanały, co znacznie upraszcza tworzenie aplikacji wielowątkowych. Zrozumienie tych podstaw pomoże programistom efektywniej korzystać z języka Go i budować systemy o wysokiej wydajności.

W 1965 roku Gordon Moore, jeden z założycieli firmy Intel, sformułował prawo mówiące, że liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co dwa lata. Stwierdzenie to opiera się na obserwacjach, a nie na obliczeniach naukowych. Przez większość XX wieku prawo Moore'a obowiązywało. Jednak wraz z postępem technologii, począwszy od procesora Pentium 4, stało się jasne, że dalsze zwiększanie częstotliwości taktowania będzie prowadzić do nadmiernego nagrzewania się procesora. W odpowiedzi na te wyzwania producenci zaczęli przechodzić na architektury wielordzeniowe, które utrzymywały częstotliwość taktowania i liczbę tranzystorów, jednocześnie zwiększając ogólną wydajność systemu.

Aby efektywnie wykorzystać możliwości procesorów wielordzeniowych, programy muszą być projektowane od podstaw z uwzględnieniem wielowątkowości. Język programowania Go oferuje specjalne narzędzia do tego celu: goroutiny i kanały. Goroutiny umożliwiają równoległe wykonywanie funkcji, a kanały zapewniają bezpieczną wymianę danych między nimi. Pomaga to zoptymalizować wydajność i efektywniej wykorzystać zasoby procesora.

Gorutyny to funkcje, które mogą być wykonywane równolegle, umożliwiając programowi jednoczesne wykonywanie wielu zadań. Aby zdefiniować funkcję jako goroutine, wystarczy dodać słowo kluczowe go przed jej deklaracją. Upraszcza to programowanie współbieżne i poprawia wydajność wykonywania zadań w Go.

W rezultacie dwie goroutine są uruchamiane niemal jednocześnie, pomimo opóźnienia czasowego (Sleep (10)). W małych programach takie podejście może wydawać się przesadne, ale przy wywoływaniu wielu funkcji jest w pełni uzasadnione. Ta metoda oszczędza czas i równomiernie rozkłada obciążenie procesora, co jest szczególnie ważne podczas wykonywania zadań wymagających dużej ilości zasobów. Efektywne wykorzystanie goroutine przyczynia się do wyższej wydajności i optymalizacji działania aplikacji.

W języku programowania Go goroutine są zarządzane za pomocą specjalistycznej biblioteki wykonawczej. Biblioteka ta efektywnie rozdziela goroutine pomiędzy dostępne rdzenie procesora i może ograniczać ich liczbę w celu optymalizacji wydajności. Pozwala na uruchomienie znacznie większej liczby goroutinów niż obsługuje system operacyjny, uwalniając programistę od konieczności ręcznego paralelizacji zadań. Dzięki temu Go staje się potężnym narzędziem do tworzenia wysokowydajnych aplikacji, które efektywnie wykorzystują zasoby procesora. Kanały w Go to mechanizm wymiany danych między goroutinami, zapewniający synchronizację i bezpieczny dostęp do danych. Pełnią one funkcję współdzielonego nośnika danych, do którego goroutiny mogą wysyłać i odbierać informacje. Co ważne, kanały posiadają mechanizmy kolejkowania i blokowania, które zapobiegają jednoczesnemu dodawaniu danych przez różne goroutiny. Zapewnia to integralność danych i zapobiega potencjalnym konfliktom. Kanały są ograniczone do jednego typu danych, co ułatwia pracę z nimi. Na przykład, można utworzyć kanał do przesyłania wyłącznie wartości int. Korzystanie z kanałów pozwala na efektywną organizację komunikacji między goroutinami i ulepszenie struktury kodu aplikacji Go.

Praca ze zmiennymi jest podobna do korzystania z operatora przypisania, ale od razu określamy typ danych. Ciekawostką jest to, że wartością kanału będzie jego adres w pamięci, co pokazuje wynik drugiego polecenia Printf. Pozwala nam to lepiej zrozumieć, jak zarządzanie pamięcią i interakcja z danymi są implementowane w programowaniu.

Teraz integrujemy goroutiny i kanały, aby zapewnić wydajną współbieżność w Go. Goroutiny umożliwiają asynchroniczne uruchamianie funkcji, co znacznie poprawia wydajność aplikacji. Kanały służą do przesyłania danych między goroutinami, zapewniając bezpieczną komunikację.

Używanie goroutinów razem z kanałami pomaga uniknąć wyścigów danych i upraszcza synchronizację. Kanały umożliwiają organizację przepływu danych, co sprawia, że ​​interakcje między goroutinami są bardziej ustrukturyzowane i łatwiejsze w zarządzaniu.

To połączenie to potężne narzędzie w tworzeniu wysokowydajnych aplikacji, pozwalające na efektywne wykorzystanie wielowątkowości i poprawę ogólnej wydajności kodu. Ważne jest, aby zrozumieć, jak prawidłowo zorganizować interakcję między gorutine i kanałami, aby osiągnąć optymalne rezultaty.

Teraz zapnijcie pasy — zaczynamy pracę nad kodem.

• Deklarujemy funkcję gorutine_test z argumentem kanału. Jej wyjściem jest ciąg powitalny i dane z kanału, które odczytujemy za pomocą operatora <-.
• Funkcja main najpierw wyświetla komunikat informujący o jej uruchomieniu.
• Następnie tworzymy kanał i ustawiamy jego typ danych na ciąg.
• Teraz uruchamiamy funkcję gorutine_test jako gorutine i przekazujemy do niej kanał.
• Teraz zarówno main, jak i gorutine_test są aktywne.
• Teraz przekazujemy do kanału nazwę twórcy języka programowania Go, Roba. Funkcja main natychmiast blokuje się, dopóki gorutine_test nie odczyta danych z kanału. Należy zauważyć, że funkcja gorutine_test jest wywoływana przed wysłaniem wartości do kanału, ale harmonogram Go ją wykonuje.
• Po tym funkcja główna odblokowuje się i wyświetla komunikat informujący o zakończeniu pracy. Paradygmat programowania funkcyjnego idealnie pasuje do wielowątkowości, a język Go w dużej mierze go obsługuje. Oczywiście zawiera on konstrukcje imperatywne, elementy OOP i wszystko inne. Jednak to właśnie ten wyraźny paradygmat funkcyjny sprawia, że ​​Go jest potężnym narzędziem dla rozwiązań serwerowych o dużym obciążeniu, usług i złożonych obliczeń.

Typy danych w Go

Go to język programowania z silną typizacją statyczną, co oznacza, że ​​każda zmienna ma określony typ, którego nie można zmienić podczas wykonywania programu. W porównaniu z PHP, gdzie typ zmiennej może zmieniać się dynamicznie, Go wymaga jawnego typu danych podczas deklarowania zmiennej. Poprawia to wydajność i zmniejsza liczbę błędów związanych z nieprawidłowym użyciem typu. Statyczne typowanie w Go sprzyja bardziej przejrzystej strukturze kodu i ułatwia jego utrzymanie, czyniąc ten język idealnym wyborem do tworzenia skalowalnych i niezawodnych aplikacji.

W tym przykładzie demonstrujemy zmianę typu danych w czasie wykonywania oraz wykonywanie operacji matematycznych na ciągach znaków i liczbach całkowitych. Go nie oferuje takiej możliwości. Jeśli zmienna jest zadeklarowana jako liczba całkowita, pozostaje taka przez cały czas wykonywania programu i można zmienić tylko jej wartość. Próba przypisania zmiennej wartości innego typu spowoduje zgłoszenie błędu przez system sprawdzający Go. To ograniczenie pomaga uniknąć błędów związanych z niejawnymi konwersjami typów i sprawia, że ​​kod jest bardziej przewidywalny.

W językach programowania istnieje 11 typów liczb całkowitych, które różnią się liczbą bitów, specyfikacją i kontekstem użycia. Na przykład typ bajtowy jest przeznaczony do pracy z liczbami binarnymi, a typ uintptr służy do interakcji z kodem zewnętrznym. Oprócz liczb całkowitych, języki programowania oferują również liczby zmiennoprzecinkowe, liczby zespolone, wartości boolowskie i ciągi znaków. Dodatkowo istnieją trzy typy liczb o nieograniczonej precyzji, które mogą przyjmować dowolne wartości ograniczone jedynie ilością dostępnej pamięci komputera. Te różnorodne typy danych pozwalają programistom efektywnie rozwiązywać różne problemy i optymalizować wydajność oprogramowania.

W języku programowania Go zmienne deklaruje się za pomocą instrukcji var, która jest zgodna ze stylem Pascala. Deklarację zmiennej można połączyć z przypisaniem wartości, co upraszcza proces i czyni kod bardziej czytelnym. Takie podejście pozwala programistom efektywnie i przejrzyście zarządzać zmiennymi w swoich programach.

• W pierwszym wierszu deklarujemy zmienną v1 i przypisujemy jej typ całkowity;
• W drugim wierszu deklarujemy zmienną v2, przypisujemy jej typ łańcuchowy i przypisujemy jej wartość teach Go, friend;
• W trzecim wierszu robimy to samo co v1 = v2, deklarujemy zmienną i przypisujemy jej wartość.

Operator przypisania w języku programowania Go jest oznaczony znakiem równości =. Operator ten służy do przypisywania wartości zmiennym. Za pomocą operatora = można inicjować zmienne i aktualizować ich wartości podczas wykonywania programu. W Go operator przypisania odgrywa kluczową rolę w zarządzaniu danymi i zmianie stanu zmiennych. Używanie operatora = jest fundamentalnym elementem składni języka, co czyni go ważnym dla programistów uczących się Go. Poprawne użycie operatora przypisania pozwala na efektywną pracę z danymi i implementację różnych algorytmów.

W pierwszym zdaniu przypisaliśmy wartość zmiennej b do zmiennej a. W drugim zdaniu zamieniliśmy wartości zmiennych i oraz j.

Jak zainstalować i rozpocząć korzystanie z języka programowania Go

Język Go można pobrać na różne platformy z oficjalnej strony internetowej. Gotowe kompilacje są dostępne dla systemów Windows, macOS i Linux. Co więcej, kod źródłowy można skompilować na wielu systemach operacyjnych, w tym FreeBSD, OpenBSD, DragonFly BSD, Solaris, Android, AIX i Plan 9. Plan 9, nawiasem mówiąc, został również opracowany przez Dennisa Ritchiego i Briana Kernighana, a jego nazwa pochodzi od filmu Eda Wooda, znanego w branży filmowej jako „Król przegranych”.Aby sprawdzić, czy Go został pomyślnie zainstalowany w systemie Windows, otwórz wiersz poleceń i wpisz polecenie go. Jeśli instalacja się powiodła, zobaczysz informacje o wersji Go i dostępnych poleceniach. Zapewni to, że środowisko programistyczne Go jest skonfigurowane i gotowe do użycia.

Kod Go można pisać w różnych typach programy, w zależności od preferencji programisty. Dostępne są edytory tekstu, zintegrowane środowiska programistyczne i edytory online. Każda z tych opcji oferuje unikalne funkcje i możliwości, które mogą sprostać różnym potrzebom programistów. Wybór narzędzia zależy od poziomu doświadczenia, wymagań projektu i osobistych preferencji.

• Edytor tekstu z podświetlaniem składni Go, autouzupełnianiem, kompilacją i debugowaniem. Zazwyczaj implementowany jako wtyczki — na przykład w Notepad++, Vim, Emacs.
• Środowisko programistyczne ogólnego przeznaczenia (IDE): Eclipse, NetBeans, IntelliJ IDEA, Komodo, Codebox, Visual Studio, Zeus IDE i inne.
• Specjalistyczne środowisko programistyczne dla Golang. Najbardziej znane to komercyjne GoLand od JetBrains i open-source LiteIDE.

Kurs Skillbox „Go Developer Profession” oferuje wyjątkową okazję do nauki podstaw programowania w Go. Opanujesz tworzenie aplikacji z wykorzystaniem architektury mikrousług, zaczynając od podstaw. Program kursu został zaprojektowany tak, aby pomóc nawet początkującym w łatwym zrozumieniu i zastosowaniu zdobytej wiedzy w praktyce. Dołącz do nas i odkryj świat programowania w Go.

Pierwszy program w Go

Tradycyjnie pierwszym przykładem w programowaniu jest „Hello, World!”. W tym tekście przyjrzymy się składni tego prostego, ale ważnego fragmentu kodu. Fraza ta stanowi punkt wyjścia do nauki języków programowania i pomaga początkującym opanować podstawy kodowania. Analizując składnię „Hello, World!”, możemy zrozumieć, jak wyświetlać tekst na ekranie i jakie konstrukcje są używane w różnych językach. To podstawowe ćwiczenie stanowi podstawę do dalszej nauki programowania i tworzenia aplikacji.

• package main — nadaj pakietowi nazwę, jest to wymagane w przypadku plików, które zostaną wykonane;
• import ‘fmt’ — wywołaj pakiet odpowiedzialny za formatowanie i wyświetlanie informacji (takie pakiety nazywane są również bibliotekami);
• func main() — każdy plik wykonywalny musi zawierać funkcję główną — main;
• fmt.Println("Witaj, Świecie!") — wywołaj funkcję Println z pakietu fmt, wyświetli ona na ekranie informacje z nawiasów;
• "Witaj, Świecie!" — cudzysłów wskazuje, że wszystko w środku powinno zostać wydrukowane jako ciąg znaków;
• // — w ten sposób oznaczane są komentarze jednowierszowe; Kompilator Go pomija wszystko po tym symbolu aż do końca wiersza.

Teraz utwórzmy funkcję, która będzie generować liczby Fibonacciego. Liczby Fibonacciego tworzą ciąg, w którym każda kolejna liczba jest sumą dwóch poprzednich. Początkowe wartości ciągu to 0 i 1. Możemy napisać funkcję w dowolnym języku programowania, która będzie zwracać liczby Fibonacciego zaczynając od podanej liczby. Może to być przydatne w różnych problemach związanych z matematyką i programowaniem.

• Pierwsze dwa wiersze są dokładnie takie same jak w poprzednim przykładzie.
• func fib() func() int — deklarujemy funkcję, która zwróci kolejną liczbę Fibonacciego. Nazywa się ona fib i zwraca inną funkcję — func() int. Jest to konieczne, aby przy każdym nowym wywołaniu otrzymywać kolejną liczbę Fibonacciego.
• a, b: = 0, 1 — tworzymy dwie zmienne i przypisujemy im odpowiednio wartości 0 i 1. Jest to konieczne do obliczenia następnej liczby Fibonacciego.
• return func() int — zwraca funkcję.
• a, b = b, a+b — oblicza następną liczbę Fibonacciego.
• return a — zwraca następną liczbę Fibonacciego.
• func main — wywołuje funkcję główną.
• f: = fib() — tworzy zmienną f i umieszcza w niej funkcję, która będzie zwracać następną liczbę Fibonacciego przy każdym wywołaniu.
• fmt.Println (f(), f(), f(), f(), f()) — drukuje pierwsze pięć liczb Fibonacciego.

I co z tego?

Go to nowoczesny i wydajny język programowania, który łączy w sobie wysoką szybkość wykonywania, porównywalną z C i C++, z łatwością pisania kodu podobną do Pythona. Przejrzysta i zwięzła dokumentacja oraz przyjazna społeczność, gotowa pomóc w razie jakichkolwiek pytań, sprawiają, że jest on przystępny nawet dla początkujących. Doświadczeni programiści mogą szybko nauczyć się Go jako drugiego języka. Perspektywy wykorzystania Golanga pozostają znaczące: język ten jest aktywnie wspierany przez Google i nadal rozwija się jako niezależny projekt open source, co zapewnia jego znaczenie na rynku programistycznym.