Go 1.23新特性前瞻
Tony Bai 2024-07-02 11:05:02 阅读 95
2024年5月22日，Go 1.23版本[1]功能特性正式冻结，后续将只改bug，不增加新feature。
对Go团队来说，这意味着开始了Go 1.23rc1的冲刺，对我们普通Gopher而言，这意味着是时候对Go 1.23新增的功能做一些前瞻了！
在Go没有发布Go 1.23rc1之前，我们至少可以通过以下两种渠道体验Go 1.23的最新特性：
通过go install安装tip版本；
使用Go playground[2]在线体验。
注：关于Go tip的安装方法以及Go playground在线体验的详细说明，这里就不赘述了，《Go语言第一课》[3]专栏的“03｜配好环境：选择一种最适合你的Go安装方法[4]”有系统全面的讲解，欢迎订阅阅读。
按照Go Release cycle[5]，Go 1.23将于2024年8月发布！因此目前为时尚早，下面列出的有些变化最终不一定能进入到Go 1.23的最终版本中，有小概率被revert的可能或者推迟到下一个版本(Go 1.24)，所以切记一切变更点要以最终Go 1.23版本发布时为准。
1. 语言变化
Go 1.23语言变化较少，除了range over func试验特性转正，再有就是几个悬而未决的spec变更。
1.1 range over func试验特性转正(61405[6])
Go 1.22版本[7]引入了range over func[8]试验特性，通过GOEXPERIMENT=rangefunc，可以实现函数迭代器。这一特性在Go 1.23版本正式转正，下面代码可以直接使用Go 1.23编译运行：
// go1.23-foresight/lang/range-over-function-iterator/main.go
package main
import "fmt"
func Backward[E any](s []E "E any") func(func(int, E) bool) {
return func(yield func(int, E) bool) {
for i := len(s) - 1; i >= 0; i-- {
if !yield(i, s[i]) {
return
}
}
return
}
}
func main() {
sl := []string{"hello", "world", "golang"}
for i, s := range Backward(sl) {
fmt.Printf("%d : %s\n", i, s)
}
}
使用Go 1.23运行上述示例：
$go run main.go
2 : golang
1 : world
0 : hello
range over func可以提供一种统一、高效的迭代方式, 为泛型后的自定义容器类提供统一的迭代接口，同时也可以替代部分现有API返回切片的做法, 改为通过迭代器的形式改进性能（通过编译器的优化），甚至还可以为函数式编程风格提供标准迭代机制。
rang over func机制的实现是通过编译器在源码层面的转换，其转换形式大致如下：
// 单循环变量
for x := range f1 {
...
}
将被转换为：
f1(func(x T) bool {
...
})
而另外一种常见的双循环变量形式的for range：
for expr1, expr2 = range f2 {
...
}
将被转换为：
f2(func(#p1 T1, #p2 T2) bool {
expr1, expr2 = #p1, #p2
...
})
前提是：f1和f2分别要满足标准库中iter包中的下面函数原型形式：
// $GOROOT/src/iter/iter.go
type Seq[V any] func(yield func(V) bool) bool
type Seq2[K, V any] func(yield func(K, V) bool) bool
此外，for range循环体中如果有break，将被转换为f1/f2中的return false，而如果有continue，则会被转换为return true。当然这只是大致的形式，实际的转换远比这个要复杂很多，要考虑的情况也是十分复杂。更为具体、复杂的转换可以参考Go编译器的实现源码rewrite.go[9]
函数迭代器虽然转正，但肯定尚未成熟，后续还会有诸多问题(比如一些corner case)需要解决，比如Russ Cox新开的issue 65236[10]就在讨论是否允许忽略迭代变量；issue 65237[11]将跟踪spec中与range over func相关内容的变更。
1.2 spec：几个悬而未决的issue
明确依赖常量的包级变量初始化时的次序(issue 66575)[12]
这个issue来自我提出的《Go 1.22引入的包级变量初始化次序问题[13]》，Go 1.23已经修正了该问题，并保持与Go 1.22之前的版本一致，但go spec[14]中尚未就此给出明确的说明。
澄清"严格可比较"(strictly comparable)和"类型约束"(type constraints)等术语 (issue 59104)
[修改关于"类型参数是接口"的说明，避免引起混淆(issue 57310)](https://github.com/golang/go/issues/57310 "修改关于"类型参数是接口"的说明，避免引起混淆(issue 57310)")
禁止匿名接口类型的循环定义(issue 56103)[15]
一些issue已经“跳票”多次，不能确定以上issue都能最终在Go 1.23得以解决！
2. 编译器与运行时
2.1 优化了PGO(Profile Guided Optimization)[16]带来的处理开销 (issue 58102[17])
Go社区发现启用PGO后，每个cmd/compile调用都会解析完整的PGO pprof配置文件，构建完整的权重图，然后确定与该包相关的内容。这类工作项有很多，并且随着Profile文件的大小和构建包的数量的扩展，构建开销也会增大。尤其是对于那些特别大的项目，PGO Profile很大，这可能会导致构建时间增加100%以上。
Go 1.23对这个问题进行了优化，PGO开销被降到了个位数百分比。
2.2 限制将来对linkname的使用(67401[18])
在Go语言中，//go:linkname指令可以用来链接到标准库或其他包中的未导出符号。比如我们想访问runtime包中的一个未导出函数，例如runtime.nanotime。这个函数返回当前时间的纳秒数。我们可以通过//go:linkname指令链接到这个符号。下面我用一个示例来演示一下这点：
// go1.23-foresight/compiler/golinkname/main.go
package main
import (
"fmt"
_ "unsafe" // 必须导入 unsafe 包以使用 //go:linkname
)
// 声明符号链接
//
//go:linkname nanotime runtime.nanotime
func nanotime() int64
func main() {
// 调用未导出的 runtime.nanotime 函数
fmt.Println("Current time in nanoseconds:", nanotime())
}
运行该示例：
$go run main.go
Current time in nanoseconds: 374424337532051
这种做法一般不推荐，因为它可能导致程序不稳定，并且未来版本的Go可能会改变内部实现（比如nanotime被改名或被删除），破坏你的代码。
Go团队已经意识到这一点，并发现现存开源代码中有很多代码都通过//go:linkname依赖Go项目的internal下的包或Go标准库的未导出符号。这显然不是Go团队想看到的事儿，于是Russ Cox发起issue 67401，旨在考虑限制对//go:linkname的使用。
该issue虽然在Go 1.23 milestone中，但最终是否能落在Go 1.23中还不确定，毕竟这样的调整会导致一些现存代码无法正常编译运行。
2.3 其他一些优化
优化内存分配器的行为，减少了大内存(带有指针)分配时的长暂停 (issue 31222[19])
修复Windows下time.Sleep的精度问题(issue 44343[20])
增加了设置崩溃输出的API runtime/debug.SetCrashOutput(issue 42888[21])
对内联器继续进行大修：重构优化 (issue 61502[22])，这是一个长期任务，估计后续版本还会继续。
3. 工具链
3.1 新增go telemetry子命令，改进go工具链的遥测能力 (issue 67111[23])
Russ Cox去年初就在个人博客上发布了四篇有关Go Telemetry的文章[24]，在2023 GopherCon大会上，Russ Cox也谈到了Go Telemetry对基于数据驱动进行Go演进决策的重要性[25]。Russ Cox亲自创建的["all: add opt-in transparent telemetry to Go toolchain"](https://github.com/golang/go/issues/58894 ""all: add opt-in transparent telemetry to Go toolchain"")提案也被Go项目接受。
Go工具链中的telemetry是数据驱动的重要一环，最初golang.org/x/telemetry实验项目[26]被建立。在Go 1.23中，go工具链新增了go telemetry子命令，该子命令就是基于golang.org/x/telemetry实验项目，这也是Go团队实现某一个特性的一贯套路。
go telemetry子命令用法大致如下(以最终版本的doc为准)：
go telemetry - 打印telemetry mode: on, off or local；
go telemetry on - 设置mode为on；即开启telemetry且上传遥测数据。
go telemetry local - 设置mode为local；即telemetry数据仅存储在本地，但不上传。
go telemetry off - 设置mode为off。即关闭telemetry
go clean -telemetry - 清理本地的遥测数据目录。
3.2 其他一些改变
go build(-json)支持以json形式输出构建结果(issue 62067[27])，让构建结果更结构化
移除了对GOROOT_FINAL的支持 (issue 62047[28])，估计很多人不知道或完全没用过GOROOT_FINAL，我也是如此。
4. 标准库
4.1 Timer/Ticker变化
timer/ticker的stop/reset问题一直困扰Go团队，Go 1.23的两个重要fix期望能从根本上解决这个问题：
Timer/Ticker的GC不再需要Stop(issue 61542[29])
程序不再引用的Timer和Ticker将立即有资格进行垃圾回收，即使它们的Stop方法尚未被调用。Go的早期版本直到触发后才会收集未停止的Timer，并且从未收集未停止的Ticker。
Timer/Ticker的Stop/Reset后不再接收旧值(issue 37196[30])
与Timer或Ticker关联的计时器channel现在改为无缓冲的了，即容量为0 。此更改的主要效果是Go现在保证任何对Reset或Stop方法的调用，调用之前不会发送或接收任何陈旧值。 Go的早期版本使用带有缓冲区的channel，因此很难正确使用Reset和Stop。此更改的一个明显效果是计时器channel的len和cap现在返回0而不是1，这可能会影响轮询长度以确定是否在计时器channel上接收的程序。通过GODEBUG设置asynctimerchan=1可恢复异步通道行为。
4.2 新增unique包(issue 62483[31])
unique包的灵感来自于第三方包go4.org/intern[32]，也是为了弥补Go语言缺乏对[interning](https://en.wikipedia.org/wiki/Interning_(computer_science "interning"))内置支持的空缺。
根据wikipedia的描述，interning是按需重复使用具有同等值对象的技术，减少创建新对象的动作。这种创建模式经常用于不同编程语言中的数和字符串，可以避免不必要的对象重复分配的开销。
Go unique包即是Go的interning机制的实现，unique包提供了一种高效的值去重和快速比较的机制，可以用于优化某些特定场景下的程序性能。
unique包提供给开发人员的API接口非常简单：Make用来创建Handle实例，Handle的方法Value用于获取值的拷贝。下面是一个使用unique包的典型示例：
// go1.23-foresight/lib/unique/main.go
package main
import (
"fmt"
"unique"
)
func main() {
// 创建唯一Handle
s1 := unique.Make("hello")
s2 := unique.Make("world")
s3 := unique.Make("hello")
// s1和s3是相等的，因为它们是同一个字符串值
fmt.Println(s1 == s3) // true
fmt.Println(s1 == s2) // false
// 从Handle获取原始值
fmt.Println(s1.Value()) // hello
fmt.Println(s2.Value()) // world
}
代码和输出结果都不难理解，这类就不赘述了。
4.3 函数迭代器相关
前面说过，函数迭代器转正了。标准库中有一些包立即就提供了一些便利的、可以与函数迭代器一起使用的函数，以slices、maps两个后加入Go标准库的泛型容器包为主。
其中slices包增加了：All、Values、Backward、Collect、AppendSeq、Sortted、SortedFunc、SortedStableFunc和Chunk。maps包增加了All、Keys、Values、Insert和Collect。
我们以slices包的All和Backward来构建一个示例，直观感受一下：
// go1.23-foresight/lib/slices/main.go
package main
import (
"fmt"
"slices"
)
func main() {
sl := []string{"hello", "world", "golang"}
for i, s := range slices.All(sl) {
fmt.Printf("%d : %s\n", i, s)
}
for i, s := range slices.Backward(sl) {
fmt.Printf("%d : %s\n", i, s)
}
}
运行该示例：
$go run main.go
0 : hello
1 : world
2 : golang
2 : golang
1 : world
0 : hello
和以往一样，Go标准库是变化最多的一块儿，但篇幅有限，这里不便枚举，大家可以自行查看Go 1.23里程碑，选择自己关注的标准库变化，并深入研究。
5. 小结
本文主要预览了Go 1.23版本即将带来的新特性和变化。
首先在语言层面，range over func试验特性正式转正，提供统一高效的迭代方式；同时也会修复之前一些悬而未决的规范问题。
其次，在编译器和运行时方面，Go 1.23将优化PGO带来的开销，限制对linkname的使用，优化内存分配器和内联器等。工具链方面，新增telemetry子命令改进遥测能力。
标准库也有不少变化，比如Timer/Ticker的相关修复，新增unique包实现interning机制，以及为函数迭代器新增一些辅助函数。
Go 1.23的Release Notes的编写方式也做了调整，详细内容可参考我的公号文章《Go 1.23 Release Notes编写方式改进！》。
总的来说，Go 1.23包含了语法、编译器、运行时、工具链和标准库等多方面的改进，其中最主要集中在编译器性能优化、PGO特性增强、新编译器功能实现以及标准库增强等方面。
不过由于Go 1.23尚未发布，文中部分变化还可能被修改或推迟到下个版本。最终还是以正式发布版为准。文末也列出了一些相关资源链接，方便读者深入了解。
截至发文时，Go 1.23 milestone已经完成59%(https://github.com/golang/go/milestone/212)，还有188个open的issue待解决。究竟Go 1.23最终会做出哪些改变，让我们拭目以待！
最后，感谢Go团队以及所有Go 1.23贡献者做出的伟大工作！
文本涉及的源码可以在这里[33]下载。
6. 参考资料
Go 1.23版本里程碑[34] - https://github.com/golang/go/milestone/212
Next Release Notes Draft[35] - https://tip.golang.org/doc/next
Go Release Dashboard[36] - https://dev.golang.org/release
Gopher部落知识星球[37]在2024年将继续致力于打造一个高品质的Go语言学习和交流平台。我们将继续提供优质的Go技术文章首发和阅读体验。同时，我们也会加强代码质量和最佳实践的分享，包括如何编写简洁、可读、可测试的Go代码。此外，我们还会加强星友之间的交流和互动。欢迎大家踊跃提问，分享心得，讨论技术。我会在第一时间进行解答和交流。我衷心希望Gopher部落可以成为大家学习、进步、交流的港湾。让我相聚在Gopher部落，享受coding的快乐! 欢迎大家踊跃加入！
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商务合作方式：撰稿、出书、培训、在线课程、合伙创业、咨询、广告合作。
参考资料
[1]
Go 1.23版本: https://github.com/golang/go/milestone/212
[2]
Go playground: https://go.dev/play/
[3]
《Go语言第一课》: http://gk.link/a/10AVZ
[4]
03｜配好环境：选择一种最适合你的Go安装方法: https://time.geekbang.org/column/article/427489
[5]
Go Release cycle: https://go.dev/wiki/Go-Release-Cycle
[6]
61405: https://github.com/golang/go/issues/61405
[7]
Go 1.22版本: https://tonybai.com/2024/02/18/some-changes-in-go-1-22/
[8]
range over func: https://go.dev/wiki/RangefuncExperiment
[9]
Go编译器的实现源码rewrite.go: https://github.com/golang/go/blob/master/src/cmd/compile/internal/rangefunc/rewrite.go
[10]
issue 65236: https://github.com/golang/go/issues/65236
[11]
issue 65237: https://github.com/golang/go/issues/65237
[12]
明确依赖常量的包级变量初始化时的次序(issue 66575): https://github.com/golang/go/issues/66575
[13]
Go 1.22引入的包级变量初始化次序问题: https://tonybai.com/2024/03/29/the-issue-in-pkg-level-var-init-order-in-go-1-22/
[14]
go spec: https://go.dev/ref/spec
[15]
禁止匿名接口类型的循环定义(issue 56103): https://github.com/golang/go/issues/56103
[16]
PGO(Profile Guided Optimization): https://go.dev/doc/pgo
[17]
issue 58102: https://github.com/golang/go/issues/58102
[18]
67401: https://github.com/golang/go/issues/67401
[19]
issue 31222: https://github.com/golang/go/issues/31222
[20]
issue 44343: https://github.com/golang/go/issues/44343
[21]
issue 42888: https://github.com/golang/go/issues/42888
[22]
issue 61502: https://github.com/golang/go/issues/61502
[23]
issue 67111: https://github.com/golang/go/issues/67111
[24]
四篇有关Go Telemetry的文章: https://research.swtch.com/telemetry
[25]
Go Telemetry对基于数据驱动进行Go演进决策的重要性: https://tonybai.com/2023/12/10/go-changes/
[26]
golang.org/x/telemetry实验项目: https://github.com/golang/telemetry
[27]
issue 62067: https://github.com/golang/go/issues/62067
[28]
issue 62047: https://github.com/golang/go/issues/62067
[29]
issue 61542: https://github.com/golang/go/issues/61542
[30]
issue 37196: https://github.com/golang/go/issues/37196
[31]
issue 62483: https://github.com/golang/go/issues/62483
[32]
go4.org/intern: https://github.com/go4org/intern
[33]
这里: https://github.com/bigwhite/experiments/tree/master/go1.23-foresight
[34]
Go 1.23版本里程碑: https://github.com/golang/go/milestone/212
[35]
Next Release Notes Draft: https://tip.golang.org/doc/next
[36]
Go Release Dashboard: https://dev.golang.org/release
[37]
Gopher部落知识星球: https://public.zsxq.com/groups/51284458844544
[38]
链接地址: https://m.do.co/c/bff6eed92687
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