Язык программирования Golang

Golang, или Go, — язык программирования, популярный среди бэкенд-разработчиков. Его разработала компания Google как альтернативу сложному С++. Golang выпустили в 2009 году, он набирает популярность благодаря простоте в изучении и использовании.

Помимо самого Google, Golang используют миллионы компаний по всему миру, в том числе Dropbox и Uber. На Go написаны Docker, Kubernetes и другие значимые проекты. С помощью Go можно решить самые разные задачи, например разработать программу для визуализации данных и мониторинга, такую как Grafana, или создать серверную инфраструктуру для финансовой платформы, такой как Revolut.

В этой статье рассказываем, для каких проектов стоит выбрать язык Golang от Google и какие задачи разработчики OrbitSoft решают с его помощью.

Язык программирования Go от Google обладает несколькими преимуществами, которые делают его привлекательным для разработки серверного программного обеспечения с высокой нагрузкой. Рассмотрим их подробнее.

Статическая типизация

Go — статически типизированный язык. Это значит, что тип данных переменной фиксируется при компиляции и не меняется во время выполнения программы.

Статическая типизация повышает безопасность и эффективность программ, облегчает обнаружение ошибок на этапе компиляции. Например, помогает уменьшить вероятность возникновения ошибок, связанных с типами данных, которые часто вызывают программные сбои.

Высокая скорость выполнения

Go компилируется — исходный код преобразуется в понятный компьютеру машинный код. Процессору не требуется дополнительных манипуляций для того, чтобы написанная на Go программа запустилась. Благодаря компиляции программы выполняются быстро, что делает Go от Google хорошим выбором для серверов с высокой нагрузкой, где каждая микросекунда имеет значение.

Кросс-платформенность

Код на Go без изменений переносится между различными операционными системами, например macOS, Linux, Solaris, Android. Это возможно благодаря системе управления зависимостями go modules. Программы запускаются на разных платформах с помощью команды для кросс-компиляции go build.

Устойчивость к сбоям и отказоустойчивость

Использование Go от Google способствует стабильной работе серверов в условиях высокой нагрузки, потому что в этом языке программирования есть инструменты для обработки ошибок, управления паниками и быстрого восстановления систем после сбоев. Паника (panic) в Го обозначает критическую ситуацию, которая может привести к аварийному завершению программы.

Многозадачность и конкурентность

Важная особенность Golang — многозадачность. Несколько процессов или несколько потоков внутри одного процесса выполняются параллельно.

С многозадачностью тесно связана конкурентность. Задачи в Go могут выполняться независимо друг от друга — параллельно или асинхронно.

Многозадачность и конкурентность обеспечиваются компонентом Go runtime из библиотеки Go от Google. Он создает горутины (goroutines) для выполнения функций, чтобы обеспечить конкурентное выполнение задач.

Многозадачность и конкурентность позволяют обрабатывать огромное количество запросов на серверах с высокой нагрузкой, обеспечивая выдающуюся производительность систем. Именно горутин делает Go подходящим для разработки распределенных высоконагруженных программ.

Сборка мусора

Встроенный сборщик мусора в Go помогает управлять памятью. Это особенно важно для серверов с высокой нагрузкой, где предсказуемость и эффективность использования памяти — ключевые факторы.

Простота и читаемость

Синтаксис Го прост и легко читаем. Язык нацелен на минимализм, что упрощает его использование.

Богатая стандартная библиотека

Go от Google поставляется с обширной стандартной библиотекой, включающей множество полезных пакетов, например:

• Crypto содержит инструменты для криптографии, включая хеширование, шифрование и генерацию случайных чисел;
• io предоставляет интерфейсы и инструменты для обработки ввода-вывода данных;
• с помощью Net в стандартной библиотеке Go можно обрабатывать HTTP-запросы и создавать веб-серверы;
• Json создан для работы с форматом данных JSON, включая кодирование и декодирование.

Открытый исходный код

Go — open source-проект Google. Благодаря этому язык постоянно обновляется: сообщество программистов внедряет улучшения, добавляет новые функции, необходимые для современной разработки.

Внутренние тесты

Стандартная библиотека Go активно использует внутренние тесты для обеспечения надежности и качества кода. Go Test — команда для запуска тестов в проекте. В Го встроена поддержка юнит-тестирования. Эта команда позволяет легко запускать тесты и проверять работоспособность кода.

Изящный дизайн сетевой библиотеки

У Go изящный дизайн для работы с сетью, включая стандартную библиотеку для создания высокопроизводительных сетевых серверов и обработки HTTP-запросов.

Go — хороший выбор для серверного ПО с высокой нагрузкой благодаря эффективности в управлении параллелизмом, быстрой скорости выполнения и оптимальной работе с памятью. С его помощью создаются масштабируемые надежные системы.

IDE GoLand

JetBrains создали для Go интегрированную среду разработки (IDE) GoLand. Она расширяет возможности этого языка программирования:

• Выделяет ошибки в синтаксисе.
• Предлагает встроенные инструменты для профилирования и анализа производительности.
• Предоставляет инструменты для рефакторинга, навигации по коду.
• Имеет встроенный отладчик с возможностью устанавливать точки останова (breakpoint) — условия, при которых программа прерывается и вызывает отладчик. Это нужно, чтобы разработчик мог определить, правильно ли ведет себя программа. В отличие от полной остановки после останова выполнение программы можно продолжить с того же места.

У GoLand бесшовная интеграция с системами контроля версий, например с Git. Git можно использовать и со стандартным компилятором Go, но в GoLand интерфейс проще. В нем разработчикам удобнее совместно работать с членами команды исходного кода и управлять репозиториями.

Го подходит для различных компаний и проектов, где требуются высокая производительность и простота разработки. Вот несколько направлений, для которых Го будет особенно подходящим выбором.

Сетевые приложения

В стандартной библиотеке Go от Google предоставляются инструменты для работы с сетевыми протоколами, обработки HTTP-запросов, сериализации данных. Поэтому Голанг подходит для создания приложений, спроектированных для взаимодействия с другими приложениями или устройствами через сеть.

Go lang обеспечивает проектам эффективное использование ресурсов и обработку множества сетевых запросов. Горутин и концепция каналов для параллельного выполнения задач делают разработку серверных приложений на Го более простой и масштабируемой. Статическая типизация Го обеспечивает высокую надежность кода, что особенно важно для серверных приложений, где стабильность работы программы имеет большое значение. Встроенная поддержка сетевых протоколов упрощает создание высокопроизводительных веб-серверов.

Go от Google широко используется провайдерами облачных сервисов. Конкурентность и многозадачность делают Го привлекательным для создания распределенных систем. Docker — платформа для разработки, доставки и запуска приложений в контейнерах — использует Golang для своего основного компонента Docker Engine. Ряд компонентов системы управления исходным кодом GitLab написан на Go. Kubernetes, Terraform, Prometheus, Flynn, Caddy — они полностью или частично написаны на Го.

Го используют для создания серверных компонентов, веб-серверов, API, служб обработки сообщений и других систем с высокой производительностью. Например, Uber переписал часть службы обработки платежей на Го. Dropbox применяет Go в своей инфраструктуре для оптимизации производительности различных серверных служб. Нередко на Go разрабатывают сервисы VPN.

Системы с микросервисной архитектурой

Go используют для разработки стриминговых площадок, почтовых серверов, платежных сервисов, видеохостингов, онлайн-платформ вроде SoundCloud. Go language подходит для проектов, в которых нужна отказоустойчивость микросервисной архитектуры.

Синтаксис Голанга прост и читаем. Это облегчает сопровождение кода, а также его понимание для новых разработчиков. Это важно в среде микросервисов, где множество небольших сервисов могут разрабатываться независимо и взаимодействовать между собой.

Компилятор Go language обеспечивает быструю сборку, а скомпилированные программы обладают высокой производительностью. Это делает Го подходящим выбором для микросервисов, где важна скорость разработки и качество выполнения.

Язык Go спроектирован с учетом легкости создания и запуска горутин. Это позволяет легко масштабировать проекты и обеспечивать взаимодействие между микросервисами.

Инструменты разработки и утилиты

Golang широко используется для создания различных инструментов разработки: от статических анализаторов до вспомогательных утилит. Высокая производительность, простота языка, легкость развертывания, низкая стоимость поддержки — эти факторы делают Go хорошим выбором для таких целей.

Вот пара примеров инструментов, созданных на Golang от Google:

• Buffalo — фреймворк для быстрого создания веб-приложений, включая генерацию кода, миграцию баз данных и другое.
• Prometheus — система мониторинга, написанная на Golang. Ее широко используют для сбора и анализа метрик в распределенных системах.

Игры

Golang — это не популярный язык программирования для создания игр. Однако его можно использовать для разработки бэкенд-серверов и сервисов в игровой индустрии. Его способность обрабатывать множество одновременных соединений может быть полезной при построении многопользовательских онлайн-игр.

Существуют библиотеки, которые позволяют создавать игры на Go lang, например для 2D-игр можно скачать и использовать библиотеку Pixel.

Системы обработки данных

Мы активно используем Go language для создания систем обработки потоков данных, парсинга, анализа и обработки больших объемов информации. Главное преимущество Го в этом контексте — способность эффективно масштабироваться и обрабатывать большие объемы данных параллельно. Благодаря этому Go может быть полезен для создания инструментов в сфере кибербезопасности и для разработки приложений с высокой нагрузкой.

Сервисы с высокой надежностью

Golang обладает средствами для обработки ошибок, управления паниками и возможности быстро восстановиться после сбоев. Поэтому мы применяем его в разработке систем, для которых важна стабильная работа без ошибок.

Система отвечает за показатели рекламы сервиса с развлекательным контентом. Мы решили повысить ее производительность и при этом снизить расходы на ее обслуживание и развитие. Одно из решений — смена языка на Gо.

Что сделали:

• переписали проект с PHP на Go;
• отказались от монолитного приложения и перешли к микросервисной архитектуре;
• внедрили полноценный CI/CD;
• обеспечили высокое покрытие кода интеграционными и юнит-тестами;
• разработали скрипты для автоматического развертывания обновлений.

Каких бизнес-результатов достигли:

• снизили расходы на серверы для обслуживания системы управления рекламой: компания использует 3 сервера для показа рекламы вместо 6;
• уменьшили потребление ресурсов для обновления системы;
• повысили производительность;
• сократили время обработки запросов на показ рекламы.

Какие технические задачи решили:

• увеличили скорость отклика — время, которое система тратит на запрос и обработку рекламы: 150 миллисекунд вместо 250;
• снизили расходы на эксплуатацию системы: экономия составила около 21 600 $ в год.

Го — эффективный язык программирования, но существуют задачи, для которых лучше выбрать другой инструмент.

Графические пользовательские интерфейсы (GUI)

Golang от Google не предоставляет такого уровня поддержки для GUI-приложений, как некоторые другие языки программирования. В нем недостаточно инструментов для дизайна интерфейсов, в стандартной библиотеке Го отсутствует поддержка GUI. Если графический пользовательский интерфейс — это ключевой компонент проекта, выбор Golang может потребовать интеграции с другими инструментами или языками.

Вместо Go для создания GUI разработчики чаще выбирают Java, Kotlin, C#, Python или PyQt, JavaScript с фреймворками React или Vue для веб-приложений.

Проекты, требующие максимальной близости к железу

Го может оказаться менее подходящим выбором, если проект напрямую связан с работой на низком уровне. Например, с разработкой драйверов устройств, операционных или встраиваемых систем, где необходимо полное управление аппаратными ресурсами. В таких случаях программисты предпочитают языки, близкие к железу, такие как C или C++.

Высокочувствительные системы реального времени

Для разработки систем с жесткими требованиями по времени отклика разработчики могут предпочесть языки с предсказуемым поведением, более жестким контролем памяти и более точным управлением аппаратными средствами. Например, для разработки высокочувствительных торговых платформ лучше подойдет C++.

Высокоспециализированные вычисления

В Go нет специализированных математических библиотек, поэтому для научных вычислений разработчики предпочитают другие языки программирования. Например, в Python целая экосистема библиотек для работы с данными и визуализацией: NumPy, SciPy, Matplotlib, Pandas.

Проекты с ограничениями на размер исполняемого файла

Исполняемые файлы, созданные на Го, могут быть относительно крупными из-за встроенной поддержки сборки мусора. Для проектов, где размер исполняемого файла — критический фактор, разработчики могут выбрать более компактные языки, такие как C или Rust.

Проекты, требующие длительного расчета на CPU

Го, как и другие языки с управлением параллелизмом, может быть менее предпочтителен для таких проектов из-за ограничений многопоточности на уровне ОС. Во время выполнения длительных вычислительных операций может блокироваться исполнение других задач.

Golang — это современный инструмент для бэкенд-разработки.

С помощью этого языка программирования можно решить много задач для разного бизнеса. Go подходит и крупным технологическим гигантам, и стартапам. Его используют компании, которые разрабатывают облачные решения, создают софт в сфере кибербезопасности, разрабатывают и поддерживают серверы. Разработка программного обеспечения для финансовых учреждений также нередко ведется на Го.

Лучше всего Go подходит для проектов с высокой производительностью, сетевым программированием, микросервисной архитектурой и обработкой параллельных задач, но его не стоит выбирать для разработки GUI-приложений.

Golang выбирают, когда нужны производительность, многопоточность обработки запросов и кросс-платформенность.