Go2 设计草案介绍

[songtianyi]

写下自己的理解。大家都在吐槽泛型，我觉得还行吧，contract 的表达能力蛮强的。

原文链接 https://github.com/songtianyi/songtianyi.github.io/blob/master/mds/techniques/go2-design-draft-introduction.md

go2 设计草案介绍

作者: songtianyi 2018-08-29

前言

Go，毫无疑问已经成为主流服务端开发语言之一，但它的类型特性却少的可怜，仅支持structural subtyping。在 TIOBE 排名前二十的语言中，不管是上古语言 Java, 还是 2010 年之后出现的新语言 Rust/Julia 等，都支持至少三种类型特性，对此社区抱怨很多，另外还有它的错误处理方式，以及在 Go1.11 版本才解决的依赖管理等问题。在最近的 GopherCon2018 上，官方放出了解决这些问题的草案(draft)，这些内容还没有成为正式的提案(proposal), 只是先发出来供大家讨论，最终会形成正式提案并被逐步引入到后续的版本中。此次放出的草案，集中讨论了三个问题，泛型 /错误处理 /错误值。

泛型

泛型是复用逻辑的一个有效手段，在 2016 和 2017 年的 Go 语言调查中，泛型都列在最迫切的需求之首，在 Go1.0 release 之后 Go team 就已经开始探索如何引入泛型，但同时要保持 Go 的简洁性(开发者喜爱 Go 的主要原因之一)，之前的几种实现方式都存在严重的问题，被废弃掉了，所以进展并不算快，甚至导致部分人误解为 Go team 并不打算引入泛型。现在，最新的草案经过半年的讨论和优化，已经确认可行(could work)，我们期待已久的泛型几乎是板上钉钉的事情了，那么 Go 的泛型大概长什么样？

在没有泛型的情况下，通过interface{}是可以解决部分问题的，比如ring的实现，但这种方法只适合用在数据容器里, 且需要做类型转换。当我们需要实现一个通用的函数时，就做不到了，例如实现一个函数，其返回传入的 map 的 key:

package main

import "fmt"

func Keys(m map[interface{}]interface{}) []interface{} {
	keys := make([]interface{}, 0)
	for k, _ := range m {
		keys = append(keys, k)
	}
	return keys
}

func main() {
	m := make(map[string]string, 1)
	m["demo"] = "data"
	fmt.Println(Keys(m))
}

这样写连编译都通过不了，因为类型不匹配。那么参考其他支持泛型的语言的语法，可以这样写:

package main

import "fmt"

func Keys<K, V>(m map[K]V) []K {
	keys := make([]K, 0)
	for k, _ := range m {
		keys = append(keys, k)
	}
	return keys
}

func main() {
	m := make(map[string]string, 1)
	m["demo"] = "data"
	fmt.Println(Keys(m))
}

但是这种写法是有缺陷的，假设 append 函数并不支持 string 类型，就可能会出现编译错误。我们可以看下其他语言的做法:

// rust
fn print_g<T: Graph>(g : T) {
    println!("graph area {}", g.area());
}

Rust 在声明 T 的时候，限定了入参的类型，即入参 g 必须是 Graph 的子类。和Rust的 nominal subtyping 不同，Go 属于 structural subtyping，没有显式的类型关系声明，因此不能使用此种方式。Go 在草案中引入了contract来解决这个问题，语法类似于函数, 写法更复杂，但表达能力比 Rust 要更强:

// comparable contract
contract Equal(t T) {
	t == t
}
// addable contract
contract Addable(t T) {
	t + t
}

上述代码分别约束了 T 必须是可比较的(comparable)，必须是能做加法运算(addable)的。使用方式很简单, 定义函数的时候加上约束即可:

func Sum(type T Addable(T))(x []T) T {
	var total T
	for _, v := range x {
		total += v
	}
	return total
}

var x []int
total := Sum(int)(x)

得益于类型推断，在调用 Sum 时可以简写成:

total := Sum(x)

contract 在使用时，如果参数是一一对应的(可推断), 也可以省略参数:

func Sum(type T Addable)(x []T) T {
	var total T
	for _, v := range x {
		total += v
	}
	return total
}

不可推断时就需要指明该 contract 是用来约束谁的:

func Keys(type K, V Equal(K))(m map[K]V) []K {
	...
}

当然，下面的写法也可以推断，最终如何就看 Go team 的抉择了:

func Keys(type K Equal, V)(m map[K]V) []K {
	...
}

关于实现方面的内容，这里不再讨论，留给高手吧。官方开通了反馈渠道，可以去提意见，对于我来说，唯一不满意的地方是显式的type关键字, 可能是为了方便和后边的函数参数相区分吧。

错误处理

健壮的程序需要大量的错误处理逻辑，在极端情况下，错误处理逻辑甚至比业务逻辑还要多，那么更简洁有效的错误处理语法是我们所追求的。

先看下目前 Go 的错误处理方式，一个拷贝文件的例子:

func CopyFile(src, dst string) error {
	r, err := os.Open(src)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
	}
	defer r.Close()

	w, err := os.Create(dst)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
	}

	if _, err := io.Copy(w, r); err != nil {
		w.Close()
		os.Remove(dst)
		return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
	}

	if err := w.Close(); err != nil {
		os.Remove(dst)
		return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
	}
}

上述代码中，错误处理的代码占了总代码量的接近 50%！

Go 的assignment-and-if-statement错误处理语句是罪魁祸首，草案引入了check表达式来代替:

r := check os.Open(src)

但这只代替了赋值表达式和 if 语句，从之前的例子中我们可以看到，有四行完全相同的代码:

return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)

它是可以被统一处理的, 于是 Go 在引入check的同时引入了handle语句:

handle err {
		return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
}

修改后的代码为:

func CopyFile(src, dst string) error {
	handle err {
		return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
	}

	r := check os.Open(src)
	defer r.Close()

	w := check os.Create(dst)
	handle err {
		w.Close()
		os.Remove(dst) // (only if a check fails)
	}

	check io.Copy(w, r)
	check w.Close()
	return nil
}

check 失败后，先被执行最里层的(inner most)的 handler，接着被上一个(按照语法顺序)handler 处理，直到 handler 执行了return语句。

Go team 对该草案的期望是能够减少错误处理的代码量, 且兼容之前的错误处理方式, 要求不算高，这个设计也算能接受吧。

反馈渠道

错误值

Go 的错误值目前存在两个问题。一，错误链(栈)没有被很好地表达；二，缺少更丰富的错误输出方式。在该草案之前，已经有不少第三方的 package 实现了这些功能，现在要进行标准化。目前，对于多调用层级的错误，我们使用 fmt.Errorf 或者自定义的 Error 来包裹它:

package main

import (
	"fmt"
	"io"
)

type RpcError struct {
	Line uint
}

func (s *RpcError) Error() string {
	return fmt.Sprintf("(%d): no route to the remote address", s.Line)
}

func fn3() error {
	return io.EOF
}

func fn2() error {
	if err := fn3(); err != nil {
		return &RpcError{Line: 12}
	}
	return nil
}
func fn1() error {
	if err := fn2(); err != nil {
		return fmt.Errorf("call fn2 failed, %s", err)
	}
	return nil
}
func main() {
	if err := fn1(); err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
}

此程序的输出为:

call fn2 failed, (12): no route to the remote address

很明显的问题是，我们在 main 函数里对 error 进行处理的时候不能进行类型判断, 比如使用 if 语句判断:

if err == io.EOF { ... }

或者进行类型断言:

if pe, ok := err.(*os.PathError); ok { ... pe.Path ... }

它是一个 RpcError 还是 io.EOF? 无从知晓。一大串的错误信息，人类可以很好地理解，但对于程序代码来说就很困难。

error inspection

草案引入了一个 error wrapper 来包裹错误链, 它相当于一个指针，将错误栈链接起来:

package errors

// A Wrapper is an error implementation
// wrapping context around another error.
type Wrapper interface {
	// Unwrap returns the next error in the error chain.
	// If there is no next error, Unwrap returns nil.
	Unwrap() error
}

每个层级的 error 都实现这个 wrapper，这样在 main 函数里，我们可以通过 err.Unwrap() 来获取下一个层级的 error。另外，草案引入了两个函数来简化这个过程:

// Is reports whether err or any of the errors in its chain is equal to target.
func Is(err, target error) bool

// As checks whether err or any of the errors in its chain is a value of type E.
// If so, it returns the discovered value of type E, with ok set to true.
// If not, it returns the zero value of type E, with ok set to false.
func As(type E)(err error) (e E, ok bool)

error formatting

有时候我们需要将错误信息分类，因为某些情况下你需要所有的信息，某些情况下只需要部分信息，因此草案引入了一个 interface:

package errors

type Formatter interface {
	Format(p Printer) (next error)
}

error 类型可以实现 Format 函数来打印更详细的信息:

func (e *WriteError) Format(p errors.Printer) (next error) {
	p.Printf("write %s database", e.Database)
	if p.Detail() {
		p.Printf("more detail here")
	}
	return e.Err
}

func (e *WriteError) Error() string { return fmt.Sprint(e) }

在你使用fmt.Println("%+v", err)打印错误信息时，它会调用 Format 函数。

反馈渠道

有些小的描述改进，可以点击查看原文链接。

有小部分内容描述有误，已更正，请查看原文链接。

[kernel]

我大 JS 2 空格党表示缩进 4 个已经不爽了 go 缩 8 个。。。

[loqixh]

Go，毫无疑问已经成为主流服务端开发语言之一 谁给的自信............

[songtianyi]

@loqixh 现在 Go 职位蛮多的，这么说没毛病吧。

[songtianyi]

@kernel 1 个 tab, 看平台怎么渲染的了。

[wenzhoou]

主流是形容服务端的。再说了，还有之一嘛！

[Kilerd]

唯一一个用 tab 做缩进的语言，而且还是规范中强制。

难受

[mrcode]

@loqixh 认同楼上，谁给的自信让你加上“之一“的，分明是：毫无疑问已经成为主流服务端开发语言

[glues]

这错误处理，还不如 go 1.x，虽然 1.x 已经够恶心的了

[kidlj]

写得很好，清晰明了。感谢。

[blless]

@loqixh 看讨论就知道 明显现在很多了，我司用 go 重构了几个 python 小服务之后就开始爆发了

[kran]

一对比 1 的错误处理没那么差嘛😄
感谢楼主，写的好

[loqixh]

@blless 来来来, 说说市场占有率, 配得上主流二字, 少说也得 1%? 现在有 0.1%不?

[BBCCBB]

有理有据,令人信服

[artandlol]

@loqixh docker 容器的 都是 golang

[natscat]

@loqixh #12 现在滴滴头条好多 golang 了吧 不说七牛这种公司 golang 在国内真的挺热的（此处不讨论这语言咋样）

[loqixh]

@artandlol 能拿出手的就一个 docker 功能都是 linux 系统实现的, go 只当了个粘合层, docker 啥语言都能写, 只是凑巧用了 go 而已...按你这方法 ruby 肯定是比 go 主流得多的后端语言 一个 gitlab 不知道把 go 秒到哪里去了

[loqixh]

@natscat 然而除了你说的这几家其它就没有了, 而且这几家也只是系统少部分用了 go

[encro]

改不如不改。有多丑啊这是。

[natscat]

@loqixh #17 https://studygolang.com/topics/3685 当然不可能和 C++ Java 那样 毕竟 C++ Java 都好长时间了 golang 用的公司真的不少

[natscat]

TiDB 这个是 PingCAP 做的 是 go; codis 原来豌豆荚做的 也是 golang https://github.com/hackstoic/golang-open-source-projects

[natscat]

国内一线互联网公司都有用到 golang

[loveCoding]

非常多的公司都在使用 golang 啊,尤其是基础服务相关的组件

[artandlol]

@loqixh 杠精吗 谷歌的 kubernets 了解下 云服务行业主流的 docker 编排系统就是 kubernets。懂什么叫杀手级应用吗？
gitlab 就我在用，在 kubernets 上跑过 gitlab-ci 吗？

[loqixh]

@artandlol 算了 你们自嗨吧.....

[natscat]

@loqixh #24 不了解别人和你说了 就说别人自(｡･∀･)ﾉﾞ嗨。。。（讨论的结果）

[HowToMakeLove]

rust 里没有类的概念吧？
`Rust 在声明 T 的时候，限定了入参的类型，即入参 g 必须是 Graph 的子类。`

[loqixh]

@natscat 我是杠精我闭嘴, 你们随意

[zichen]

docker,kubernates,tidb,istio,geth，go 在基础架构和中间件这一层，王牌项目已经挺多的了。

[blless]

@loqixh 1%我不敢说 0.1%我还真觉得有

[micean]

互联网的服务端应用吧……要是在传统企业应用里写各种变态的逻辑不难受吗？

[duanquanyong]

v2ex 真是个大杂烩

[nino]

这么有营养的帖子但是回复都超没营养

[glues]

@artandlol Linux 是 C 写的，按你们这逻辑，C 在服务端开发占有率已经超过 90% 了？

[chai2010]

@nino #32 这是 V2EX 的特色，有人和你抬杠，就是不和你讨论技术

[songtianyi]

@HowToMakeLove subtype，不是 class。感兴趣可以看下这篇文章 github.com/songtianyi/songtianyi.github.io/blob/master/mds/techniques/how-to-choose-your-programming-language.md

[myyou]

@glues 对啊，c 就是占用那么高啊，你以为服务端是一门语言决定啊？ c 占 90%其它语言就站 10%啊？

[glues]

@myyou 既然是这么算的话，那 go 确实连 0.1% 都占不到啊，没毛病啊

[songtianyi]

@HowToMakeLove 很多时候 英文里的概念 翻译成中文之后就会让人产生这种疑惑，习惯就好。

[songtianyi]

@HowToMakeLove 改成 子类型 ，你可能就好接受点了。

[artandlol]

@glues 胖虎你是不是 @ 错人了

[vigoss]

这个泛型的写法也太复杂了吧。

ps 帮配音 @glues: "怎么了我胖虎说的有毛病吗？"

[glues]

@artandlol 我胖虎想 @ 谁就 @ 谁 （逃。。

[Biebe]

@loqixh gitlab 不只有一个 rails，其余中间件如 gitaly shell 都是 go 写的

[ifaii]

最大黑点就是错误处理 简直不能再烂

[jlkm2010]

还有人在这里杠，就足以说明 go 是主流语言之一了

[rahuahua]

@loqixh 可以找各个大公司的招聘看看，基本上都有 go 的职位，如果这都不算主流的话，那只有 c/c++/java 才能算主流了

[simpx]

go2 的风格，有从 c 变成 c++的趋势

[cchange]

看来把 C++中不复杂的内容学通了就可以了 语言这些太多包袱了

[karllynn]

屏蔽了某个杠精，神清气爽

我觉得这个改动可以啊，contract 给一个最简单的泛型，够用了

[iRiven]

泛型不太懂，看了官方的包各种类型判断，贼爽，至于错误处理还行，不是很理想，但有好过没有，后面的错误是扩展在 errors 包里还是直接在默认 error 类型上面扩展一个函数

[rockyou12]

泛型就学人家用尖括号定义真的不行吗……原版的 map 和 slice 的类型写着我都感觉挺难受了……

而且错误处理虽然没有 try/catch 的多层嵌套，但读的时候却是和业务顺序是反的，感觉好不适应，估计也只能多写一些菜知道好不好了……

[songtianyi]

@iRiven 可以说说哪里不懂嘛？

[songtianyi]

@rockyou12 官方给出的解释是 keep the Go parser simple
https://go.googlesource.com/proposal/+/master/design/go2draft-contracts.md#why-not-use-like-c_and-java

[janxin]

这次的 handle 明显就是一种 try catch 机制老的，就是嵌套关系十分不明显，后续程序代码理解时就难受了

[psuwgipgf]

@janxin 嗯，我也感觉不如 try catch 好用，可能是因为我是个 android 开发吧。不知道 其它流行语言是怎么处理这种情况的

[songtianyi]

@psuwgipgf try catch 是主流，go 的做法有点像 rust，但类型系统比不上 rust，所以看起来蹩脚

[songtianyi]

@janxin 的确，有一种 goto 的感觉，debug 和读起来比较费劲。

[iceheart]

check handle 一点也不简洁。
check 完全可以省掉。
比如这样
func service1()(string,error){}
func example() error {
handle error1 {
.....
}
res1, error1 := service1()//error != nil 时 触发 error1
...
}

[janxin]

@iceheart 最大的问题应该还是 go1 代码兼容问题。基于目前的方案，go1 的代码可以直接用在 go2 上，并且编译器无需大改。

[janxin]

@iceheart 而且还不需要考虑变量命名问题 error2 怎么办，比如可能出现的作用域问题等等

[iceheart]

@janxin
没懂你的意思
看代码
r, err := os.Open(src)
变成草案:
handle err { return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err) }
r := check os.Open(src)
或者我说的
handle err { return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err) }
r,err := os.Open(src)
哪个看起来更简洁？
反正我是很讨厌在每次函数调用加上个 check 前缀，这太啰嗦了

[janxin]

@iceheart
R, err := os.Open(src)
...
go func(){
err:=validate(something)
...
}()
这样需要额外改动编译器支持作用域变更

然后还有关于 Go1 老代码拿过来用时兼容问题：原有的
if err != nil {
...
}
基本上都变成了冗余代码

check 和原有写 err 并没有什么本质区别，一个冗余了 err，一个冗余了 check，不过使用关键字相当于显示化标示了此处有处理细节，你仍旧在 Go2 中可以使用 Go1 的语法。如果只是使用 err，如果没有定义 handle，是按照 Go1 原有的变量未使用错误还是按照默认的 handle 处理呢？

[iceheart]

@janxin 不明白你说的作用域问题在哪里
相对于 新草案的
r := check os.Open(src)
比较一下这个
r,err := os.Open(src)
哪个更兼容 GO1 ？
没有定位 handle,后边这个不就是 Go1 的语法么？
定义了 handle 的情况，这个明确指定了 handle 过程组，难道不更好吗？

[janxin]

@iceheart 但是如果 err 后续不使用在 go1 里编译报错的啊…

[abscon]

@songtianyi 你回复 @HowToMakeLove 说的『改成「子类型」』也完全不能接受。Rust 里既没有类又没有子类型。生命周期倒是粘点边，可严格说来它也不是。

Rust 也能约束泛型参数『必须是可比较的(comparable)，必须是能做加法运算(addable)的』。

另外你说的那个 Equal 在 Rust 里不叫『可比较的』，而是『存在等价关系』。而且还能区分出『部分等价关系』和『等价关系』。『可比较的』是另外的特性，也区分了『偏序』和『全序』。而且『可做加法运算』还能指定加法右边的类型。

现在，该是你解释一下为什么『 Go2 的泛型约束的表达能力比 Rust 的 Trait 更强大』了。

[iceheart]

@janxin Go1 编译 Go2 代码？

[janxin]

@iceheart 你这样编译器行为就改变了，现在只是新增，不一样的

[janxin]

@iceheart 本质上 go 是想保证原来的行为的基础上通过新增语法解决问题，而不是改变行为

[iceheart]

@janxin 我的意思就是省掉 check, 让用户写代码不用那么恶心，改变啥行为了？ 难道加个 handle 就不改变 Go1 的行为，就能编译了？

[janxin]

@iceheart 你不考虑 corner case 那就讨论不下去了

[songtianyi]

@abscon 感谢指正，subtype 只存在于 lifetime 之间，我的描述有误。Rust 可以通过实现 trait 来约束。实现 Add trait 的时候 另外一个 operand 可以指定类型。比 Rust trait 的表达能力强的说法不对，只能说相对简单一些吧。

[songtianyi]

@abscon @HowToMakeLove 已更正为： 即入参 g 必须是实现了 Graph 的类型

[AmorZhang]

@loqixh 没用过 就不要发言了吧