Golang (Go): что это за язык программирования и стоит ли его учить

Go — это строго типизированный и компилируемый язык программирования, разработанный в 2007 году в компании Google. Анонсировали Go в 2009 году.

Главные преимущества Go:

• скорость разработки, как в Python;
• скорость работы, как в C/C++.

Go — популярный и простой язык программирования. Его используют в облачных технологиях, CLI-приложениях, веб-разработке, devOps и SRE.

Go имеет открытый исходный код и большое сообщество. Его используют в Google, Microsoft, Meta*, Uber, Netflix.

На Go легко начать писать: в интернете много ресурсов для изучения, а на официальном сайте — исчерпывающая документация по всем спецификациям, интерактивный вводный курс и площадка, где можно написать простую программу без установки языка.

Golang отлично подойдет для старта, в основах языка можно разобраться за день. А еще на Golang легко перейти с другого языка программирования.

Для чего используется

Основное направление разработки на Go — веб-сервисы и утилиты. Согласно опросу jetbrains за 2021 год, 36% программистов используют Go для веб-приложений.

Несколько популярных утилит, которые написаны на Go:

• Kubernetes — система управления контейнеризованными приложениями.
• Docker — инструмент для контейнеризации приложений.
• Prometheus — инструмент для сбора и обработки метрик.
• GitHub CLI — консольное приложение от GitHub для более удобной работы с Git в командной строке.

Преимущества языка

Go совмещает в себе простоту интерпретируемых, динамически типизированных языков с эффективностью и безопасностью статически типизированных, компилируемых языков.

Интерпретируемый язык

Программы на таком языке выполняются построчно с помощью вспомогательной программы — интерпретатора. Эта программа последовательно транслирует (интерпретирует) каждую строку исходного кода в машинный код и сразу же исполняет.

К таким языкам относятся: PHP, Python, JavaScript.

Компилируемый язык

Программы на таком языке необходимо предварительно транслировать (скомпилировать) в машинный код. Это занимает определенное время перед запуском, зато такие программы работают быстрее.

К таким языкам относятся: Go, C++, Haskell, Rust, Swift.

Динамически или статически типизируемые языки

Динамически типизируемым называется язык, тип переменной которого определяется в момент присваивания значения (в момент исполнения кода) и может меняться по мере исполнения программы. В статически типизируемом языке тип переменной определяется в момент компиляции — и в процессе исполнения не может измениться.

Динамически типизируемые языки: Python, PHP, JavaScript, Ruby.

Статически типизируемые языки: Go, Java, C++, Kotlin.

Go поддерживает многопоточность и имеет автоматический сборщик мусора. У Go отличная стандартная библиотека, которая предлагает базовую функциональность под большинство потребностей. А в версии 1.18 добавилась поддержка дженериков.

Простота Go — главный плюс для новичка или специалиста, который хочет сменить язык. У Go простой синтаксис, код легко читается.

Другие преимущества:

• Наличие инструментов для тестирования, профилирования и форматирования кода.
• Быстрая скорость компиляции. Даже для больших проектов компиляция занимает секунды.
• Активное сообщество, много статей и конференций. Большое количество open-source библиотек.

Типы данных

Базовые типы данных:

• Целочисленные типы — int8, int16, int32, int64 и uint8, uint16, uint32, uint64.
• Числа с плавающей точкой — float32, float64.
• Комплексные числа — complex64, complex128.
• Булевый тип — bool.
• Строки — string.

Еще в Go есть два встроенных типа, которые ссылаются на базовые (такое переопределение называется alias):

• Byte типа uint8, одно из использований — строки. Строка в Go — это последовательность байтов.
• Rune типа int32, используется для хранения одного unicode-символа (single unicode code point), например €.

Прочие типы:

// Массив фиксированной длины
[10]int64

// Слайс — массив динамической длины
[]int64

// Указатель на объект
*int64

// Мапа. Он же (тип) dictionary, словарь или ассоциативный массив
map[string]int64

// Канал. Используется для конкурентного чтения/записи
chan int64 // канал на запись и чтение
chan int64 // канал только на запись
chan int64 // канал только на чтение

// Структура. Последовательность элементов, имеющих название и тип
struct {
Title string
Author string
}

// Функция
func(int64) bool

// Интерфейс
interface {
Method1(int64)
Method2() (bool, error)
}

Параллелизм в Golang

Все процессы в Golang выполняются конкурентно в функциях, которые называются горутины. «Конкурентно» означает, что в один момент времени могут исполняться несколько процессов.

Не путать с параллельностью: при конкурентности исполнение двух и более процессов происходит поочередно, а при параллельном они исполняются одновременно и независимо друг от друга.

Go способен выполнять процессы и параллельно.

Горутины

Горутину можно описать как обычную функцию, вызванную с помощью префикса go. Горутины не блокируют выполнение основного метода, в котором они вызываются.

func calculateSomthing() {
// Делаем вычисления
// ...

// Вызываем функцию в горутине
go logInformation(data)

// При вызове метода logInformation исполнение основной функции не будет ждать его завершения, а продолжит свою работу
// Важно понимать, что выполнение метода calculateSomething может завершиться раньше, чем logInformation

//...
// Делаем оставшиеся вычисления
}

Каналы

Один из постулатов Go гласит:

Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.

«Не общайтесь разделением памяти; разделяйте память через общение.»

Здесь говорится о том, что не нужно использовать общую память между горутинами, правильнее передавать данные напрямую. Под общей памятью можно представить объект с которым взаимодействуют несколько горутин.

Как раз для синхронизации данных между горутинами в Go используются каналы. Их можно представить в виде очереди FIFO (first in, first out): одна функция пишет данные, а другая читает.

chan int
c := make(chan int) // Создаем небуферизированный (без указания размера) канал
// Запустим сортировку list в горутине; после сортировки отправим в канал сигнал о завершении
go func() {
list.Sort()
c <- 1 // Отправляем сигнал; тип данных и значение в данном примере не важны
}()
doSomethingForAWhile()
<-c // Ждем, пока в канал поступит сообщение, для продолжения работы
//...

Каналы — одна из самых сложных тем в Go. Использовать их нужно с осторожностью и не во всех местах.

Одна из особенностей каналов — запись/чтение в небуферизированный канал блокируется.

Разберем пример выше, чтобы понять, как это работает. Когда мы вызываем горутину, в которой сортируем массив, программа продолжает выполняться. Это будет продолжаться, пока мы не дойдем до чтения из канала <-c. В этот момент программа перестанет выполняться, то есть заблокируется до тех пор, пока мы не прочитаем значение из канала. В свою очередь запись в канал c <- 1 в горутине будет заблокирована, пока кто-то не начнет читать из канала.

Таким образом, если неправильно использовать каналы мы можем получить deadlock — ситуацию, когда все функции находятся в заблокированном состоянии.

Синтаксис Go

У Go достаточно легкий синтаксис: программы, которые написаны на этом языке, легко читаются.

Пакеты

Пакет — это файл с исходным кодом Go, который начинается с ключевого слова package и имени пакета. Все файлы одного пакета находятся внутри одной директории. Пакеты могут быть вложенными, то есть мы можем создавать «пакет с пакетами».

Например, пакет из стандартной библиотеки Go — rand. Он импортируется как math/rand и находится в поддиректории пакета math.

Как выглядит пакет в коде:

package main // Название пакета.

func main() {
//...
}

Импорт

Пакеты в Go импортируются с помощью ключевого слова import и полного имени пакета. Дальнейшее использование пакета будет выглядеть так: имя_пакета.метод()
package main // Название пакета.

import (
"fmt" // Импортируем пакет fmt.
myErr "errors" // Импортируем пакет errors, используя alias
)

func main() {
// Используем импортированный пакет fmt.
fmt.Println("Hello World")

err := myErr.New("error description")// обращаемся к пакету errors через указанный нами alias
}

Важно помнить, что циклический импорт в Go запрещен. Компилятор будет ругаться, если мы захотим сделать такое:

package one

import "two" // Импортируем пакет two

// ... //

package two

import "one" // Импортируем пакет one. Получим ошибку при компиляции — import cycle not allowed

Функции

Одно из отличий Go — функции и методы могут возвращать несколько значений. Чаще всего можно встретить возврат ошибки последним значением и проверку err != nil сразу после вызова функции.

// Функция, возвращающая несколько параметров
func DoSomething() (int64, error)

В Go есть ключевое слово defer, которое позволяет отложить выполнение метода до выхода их функции.

func main() {
defer fmt.Println("world")

fmt.Println("Hello ")
}
// Вывод будет: Hello world

В данном примере сначала выполнится fmt.Println(«Hello «), а потом, в момент завершения функции main, выполнится fmt.Println(«world»).

Канонический пример использования defer — закрытие файла:

func Contents(filename string) (string, error) {
f, err := os.Open(filename)
if err != nil {
return "", err
}
defer f.Close() // f.Close() вызовется в момент выхода из функции Contents

// Работаем с файлом
}

Функции и методы, которые начинаются со строчной буквы, не экспортируются и могут использоваться только в пределах пакета, где они определены. То же самое относится и к переменным.

Переменные

Создание переменной в Golang происходит несколькими способами:

var s1 string // Создаем переменную с нулевым значением; для строк - ""
s2 := "Hello Gophers"// С помощью оператора ":=" создаем и сразу инициализирует переменную s2
const s3 = "constant value" // Переменная константа. Ее значение нельзя изменить.

Операторы цикла

В Go есть несколько операторов цикла.

Цикл for с одним условием:

for a < b {
a *= 2
}

Классический for с инициализацией, условием и выражением:

for i := 0; i < 10; i++ { 
f(i) 
}

Цикл for с ключевым словом range. Работает c массивами, слайсами, строками, мапой и каналами.

var a [10]string
for i, s := range a {
// Тип i - int
// Тип s - string
// s == a[i]
g(i, s)
}

Ниже в таблице — описание аргументов итераций и их типы при использовании цикла с ключевым словом range:

Условные конструкции

Конструкция if — else:

a := 1 b := 2 if a > b {
fmt.Println("a>")
} else { // else может отсутствовать
fmt.Println("a<b")
}

Конструкция switch — case. Выполняется только одно из условий внутри switch.

a := 4
switch a {
case 4:
fmt.Println("a = 4")
default:
fmt.Println("a != 4")
}

// Может использоваться без выражения после switch
switch {
case x < y: f1()
case x < z: f2()
case x == 4: f3()
}

Массивы

Массивы в Go — это нумерованная последовательность элементов одного типа. Длина массива задается при объявлении переменной или инициализации. Ее нельзя менять.

var array [10]int
array2 := [3]int{1,2,3}
fmt.Println(len(array), len(array2)) // 10 3

Как массивы ведут себя в Go:

• Присваивание копирует массив.
• Функция, которая принимает в параметре массив, получит его копию, а не ссылку на массив.
• Длина массива — часть типа. [5]int и [4]int — разные типы.

Срезы (слайсы)

Слайс в Go — более общая, мощная и удобная «обертка» над массивами. Большинство операций с массивами в Go происходит именно со слайсами.

var s1 []int // Определяем переменную типа слайс int; нулевое значение — nil.
s2 := []int{} // Инициализируем пустой слайс.
s3 := make([]int, 0, 10) // Выделяем память и инициализируем слайс на 10 элементов int.

s3 = append(s3, 1) // Добавляем элемент в слайс s3 функцией append.

Что важно знать про слайсы

В отличие от массивов размер слайса может изменяться. Так выглядит реализация данного типа «под капотом»:

type slice struct {
array unsafe.Pointer // Ссылка на исходный массив
len int // Текущая длина
cap int // Вместительность исходного массива
}

Слайс — структура со ссылкой на исходный массив и двумя параметрами: длина (len) и вместительность (cap). При присваивании или передаче в функцию слайс не копируется. Копируется только структура, которая его определяет. Ссылка на исходный массив остается прежней.

Поэтому, когда элемент добавляется в слайс функцией append, то результат присваивается обратно в переменную.

slice := []int{1,2,3}
slice = append(slice, 4)
fmt.Println(slice)// [1,2,3,4]

Это объясняется тем, что в момент добавления элемента в слайс, в исходном массиве может отсутствовать для него место. Для этого будет выделена память под новый массив большего размера.

Структуры

Структура — это последовательность элементов, которые называют полями. Каждое поле имеет уникальное название и тип в рамках одной структуры.

Все поля и методы, которые начинаются со строчной буквы, не экспортируются и будут недоступны во внешнем пакете. Поля и методы, которые начинаются с заглавной буквы, экспортируются.

// Пустая структура
struct {}

// Структура с пятью полями
struct {
x, y int
u float32
A *[]int
F func()
}

Востребованность языка

По результатам опроса Stack Overflow в 2022 году, Go находится на 9-м месте в топе самых оплачиваемых языков и на 13-м месте — среди самых популярных технологий.

В России много крупных компаний, которые пишут на Go: Ozon, МТС, «Сбер», «Совкомбанк», «Тинькофф», «Авито», «ВКонтакте», 2GIS, «Рамблер», «Магнит», «Лаборатория Касперского» и другие.

Обзор вакансий

На момент написания статьи доступно 124 вакансии на хабре и 3800 вакансий на хедхантере по запросу «Go»: от разработки веб-сервисов и бэкенда для игр до банковских продуктов и криптовалюты.

Компании всё чаще нанимают стажеров. С базовыми знаниями и отсутствием опыта можно устроиться на работу, быстро учиться на реальных проектах. А если успешно пройти испытательный срок, который обычно длится до полугода, можно стать младшим разработчиком.

На момент написания статьи вакансии для стажеров есть в компаниях Ozon, «Яндекс», «Авито», Wildberries и других.

По результатам опроса Stack Overflow за 2022 год, Go-разработчики получают за год в среднем $89 000 — на $14 000 больше, чем в прошлом году.

Вилка зарплат на российском рынке (статистика хедхантера и Хабр Карьеры):

• младший специалист — 50 000 ₽;
• специалист — 150 000 ₽ — 300 000 ₽;
• старший специалист и выше — 250 000 ₽ — 450 000 ₽ и больше, иногда можно встретить
• зарплату до $10 000.

Зарплата зависит от опыта, а не от требований компании.

Что можно написать на Go

Веб — основная среда, где используют Go. Это могут быть приложения, которые обрабатывают запросы пользователей, и утилиты, выполняющие обработку данных.

Что еще пишут на Go:

• Базы данных — Cockroach DB.
• Системы управления контейнеризованными приложениями — Kubernetes, Minikube.
• Системы контроля версий (GitHub, Gitlab, BitBucket и т. д.) — Gitea.
• Системы хранения файлов (Amazon S3, Yandex Object Storage и т. д.) — Minio.
• Key-value-базы данных (Redis, Memcached и т. д.) — etcd.
• Системы синхронизации данных — Syncthing.
• Игровые движки — Ebitengine.

На официальном сайте Go можно посмотреть, как язык используют крупные компании.

Как установить и начать использовать

Посмотреть на синтаксис и попробовать кодить можно в «песочнице» на официальном сайте.

Скачать тоже можно с официального сайта.

После того как установите, в консоли введите команду go version, чтобы убедиться, что всё прошло успешно:

╰─❯ go version
go version go1.19 darwin/arm64

В любой директории создаем файл с именем main.go. Название может быть любое, но пакет — main: запустить код можно только из него.

package main

import "fmt"

func main() {
fmt.Println("Hello Gopher!")
}

Запускаем программу с помощью команды go run имя_файла.go:

╰─❯ go run main.go
Hello Gopher!

Profit!

egonelbre/gophers

Подборка обучающих материалов

Когда изучаете любой язык, больше практикуйтесь. Это нужно, чтобы закрепить пройденный материал.

Если нет идей для проекта, можно использовать гитхаб. Найти проект, разобраться в нём, понять, что он делает, и реализовать самостоятельно.

Если знаете английский язык — лучше начать с материалов на официальном сайте:

• Go tour — интерактивный вводный курс.
• Effective Go — поможет понять, как правильно писать чистый и идиоматический код на Go.
• Documentation — документация Go, там можно найти туториалы и полезные статьи.
• 101go — бесплатная книга про Go, доступная онлайн и в форматах epub, azw3, mobi, pdf.
• Go in Action.
• Introducing Go.
• Mastering Go — есть на русском языке.
• Блог Dave Cheney — много полезной информации про Go, лучшие практики, разборы сложных тем. Есть мастер-класс про производительность в Go.
• Подкаст Go Time.
• r/golang — сообщество Go на Reddit: можно задать вопросы, участвовать в обсуждениях. Каждый месяц выкладывают закрепленный пост с актуальными вакансиями.

Конференции на английском:

• GopherCon UK.
• Gopher Academy.
• GopherCon Europe.

Что есть на русском:

• «Маленькая книга о Go» — знакомство с языком.
• «Golang для профи»(Mastering Go) — не только база Go, но и нюансы использования. Есть информация про компилятор, работу сборщика мусора, реализацию hashmap. Глава про машинное обучение, использование Go с Docker и Kubernetes и другое.
• Про Go на хабре.

Конференции:

• Golang Conf.

Итоги

• Golang — относительно молодой, но популярный язык.
• У Go легкий синтаксис, на него несложно перейти с другого языка. Хорошо подойдет новичкам.
• Вместе с Go поставляется набор необходимых утилит для тестирования, форматирования и профилирования кода.
• Много вакансий, есть из чего выбирать.
• Высокие зарплаты