Tại sao Golang là xu thế của tương lai ?

Tại sao Golang là xu thế của tương lai ? – Cuongquach.com | Bởi vì nó được tạo ra bởi Google. Tất nhiên, đây không phải là lý do duy nhất cho lập trình Golang. Google khá giỏi trong việc tạo ra các sản phẩm tập trung tối đa vào hiệu quả và thân thiện với người dùng, bất kể chúng là gì. Và mọi người thực sự yêu thích các sản phẩm của Google. Điều đó chỉ có nghĩa là chúng ta thực sự cần những đột phá trong phát triển phần mềm, ngay cả khi chúng ta chưa biết về nó. Dưới đây là những gì đã xảy ra với Golang.

Đầu tiên, hãy trả lời câu hỏi đơn giản này: tại sao lập trình Golang lại trở nên phổ biến như vậy?

Có lẽ là vì:

• Thật thuận tiện, nhanh chóng và an toàn để lập trình Golang vì nó cung cấp hỗ trợ đa nền tảng, điều này đơn giản là tuyệt vời.
• Google quan tâm đến người dùng. Họ đã tạo ra vô số hướng dẫn chính thức miễn phí và biến Golang thành mã nguồn mở, để giờ đây có một bộ sưu tập lớn các addons và packages cho lập trình Golang.
• Golang có cơ sở hạ tầng đám mây. Bây giờ bạn có thể sẽ nói “Đủ rồi, không ai quan tâm về hạ tầng đám mây đâu”, và tôi sẽ trả lời “Phải rồi. Không ai quan tâm vì bạn đã quen với sự có mặt của nó!”. Go là một phần của Google Cloud, Dropbox, MS Azure và AWS. Quả là một ngôn ngữ đa năng và tất cả trong một. Thật tuyệt phải không?
• Google có tiền. Điều đó không có nghĩa là bạn sẽ kiếm được tiền từ Google bằng cách sử dụng Golang, nhưng điều đó có nghĩa là công nghệ này có nguồn tài chính và được cải tiến thường xuyên.

Trước khi chúng ta trả lời câu hỏi: Tại sao lập trình Golang là xu thế tương lai?, điều quan trọng phải hiểu tại sao cần tạo ra một ngôn ngữ lập trình khác khi chúng ta đã có rất nhiều.

Chúng ta hãy nói qua về lịch sử lập trình Golang

Go được phát triển bởi một số kỹ sư tài năng: Ken Thompson, được biết đến với tư cách là lập trình viên hệ điều hành UNIX và là một trong những đồng tác giả của mã hóa UTF-8; Rob Pike, người cũng tham gia phát triển UTF-8 và hai hệ điều hành: Plan9 và Inferno; Robert Griesemer, người đã làm việc trên Java HotSpot, Sawzall và các hệ thống phân phối trong Google. Phiên bản đầu tiên của ngôn ngữ Go đã có vào năm 2009 và phiên bản 1.0 được phát hành vào năm 2012. Quá mới mẻ và rất phổ biến.

Đầu những năm 2000, số lượng lõi vật lý trong bộ xử lý tăng đáng kể, trong khi nhiều ngôn ngữ được thiết kế vào những năm 90, dựa trên các hệ thống lõi đơn. Go được phát triển để viết các chương trình và dịch vụ hiệu quả, độ tải cao, có thể sử dụng tài nguyên của các hệ thống đa lõi.

Vấn đề là, hầu hết các ngôn ngữ lập trình, như C#, Java, Python và các ngôn ngữ khác, đều hỗ trợ đa luồng, giống như Go. Vậy thì tại sao Go lại là đối thủ cạnh tranh?

Chúng ta hãy nói về bộ xử lý và bộ nhớ

Bây giờ, chúng ta sẽ xem xét cách request được thực hiện trong một máy chủ web hiện đại. Tốc độ của một bộ xử lý hiện đại lớn hơn nhiều so với tốc độ của RAM. Để bù đắp điều này, chúng ta có bộ nhớ nhanh và nhỏ – bộ nhớ cache, được đặt trên cùng một con chip. RAM bắt đầu hoạt động ngay sau bộ đệm vì nó chậm hơn nhiều. Ví dụ, có thể mất tới 100 nano giây để có quyền truy cập từ lõi bộ xử lý vào bộ nhớ chính. Điều này tốn khá nhiều thời gian đối với một số hoạt động mà một bộ xử lý hiện đại thực hiện. Vì vậy, câu hỏi sau đây phát sinh: Điều gì xảy ra trong bộ xử lý khi thực hiện các tác vụ?

Bộ xử lý nhận ra một số entity mà nó hoạt động với: một thread of execution, một process và một thread. Thread of execution là đơn vị xử lý nhỏ nhất, việc thực thi có thể được gán bởi kernel của hệ điều hành. Một process là một chương trình hiện đang chạy. Một thread là một phiên bản nhẹ hơn một process và nó có quyền truy cập vào bộ nhớ xử lý. Đó là, bạn có thể sử dụng lại một số kết nối, ví dụ: kết nối với cơ sở dữ liệu.

Một thread chiếm ít bộ nhớ hơn một process nhưng bộ xử lý cũng xem nó là hoạt động của hệ thống. Do thực tế này, bộ xử lý có thể phát hiện và xử lý số lượng thread cao hơn, tương ứng – nó có thể xử lý nhiều request hơn trên mỗi đơn vị thời gian.

Bộ xử lý thực hiện các hoạt động tuần tự, nó không biết gì về các chương trình khác. Một task scheduler liên quan đến việc chuyển đổi từ chương trình này sang chương trình khác. Đối với hành động này, nó cần một thread và lưu điều kiện của nó. Sau đó, nó lấy trạng thái của một thread khác, tải nó vào bộ xử lý và bắt đầu process này. Bộ nhớ phải làm gì với nó? Vấn đề là, khi các tác vụ đang chuyển đổi, bạn có thể cần có quyền truy cập vào RAM. Vì không có bộ đệm dữ liệu cho quá trình này, nó sẽ được tải. Trong các bộ xử lý hiện đại, tối đa một micro giây được dành cho hành động này, điều này là khá nhiều.

Khi bối cảnh đang chuyển đổi và bạn tăng số lượng chương trình chạy trên máy tính của mình, mọi thứ bắt đầu hoạt động chậm hơn. Mỗi hành động cần một số bộ nhớ và thời gian. Nhưng nó có liên quan gì đến Golang?

Chúng ta hãy nói đến mục đích

Hiệu quả là tên thứ hai của Golang, đó là mục tiêu cốt lõi. Go thường được thiết kế để xử lý một số lượng lớn các yêu cầu cạnh tranh nhưng hoàn toàn độc lập mà chương trình của bạn nhận được đồng thời.

Mục đích thứ hai của Go là tăng hiệu quả của lập trình viên. Trong lập trình Golang có một cú pháp rất đơn giản cho phép bạn viết chương trình dễ dàng, nhanh chóng hiểu được code. Bởi vì các chương trình thường hoạt động lâu hơn chúng ta nghĩ. Đối với những mục đích này, Go tạo ra một định dạng code tiêu chuẩn và tạo một công cụ IDE tích hợp để định dạng tự động. Go cũng rất nhanh để biên dịch. Điều này có nghĩa là, nếu bạn cần kiểm tra xem chương trình có hoạt động hay không, bạn sẽ không phải đợi 20 phút cho đến khi chương trình được compile. Nó rất thuận tiện để làm việc với các dependency khi viết bằng Go. Tất cả các code nằm ở một nơi. Khi bạn cần xây dựng nó, tất cả các code biến thành một nhị phân tĩnh, cho phép nó không phụ thuộc vào bất kỳ gói bên ngoài nào và điều này ngăn chặn mọi xung đột với các chương trình khác.

Chúng ta hãy nói đến lĩnh vực

Theo khảo sát Golang được thực hiện năm 2016, Go chủ yếu được sử dụng để phát triển web, nghĩa là, bất kỳ dịch vụ web, web backend, hệ thống giám sát và các tiện ích hệ thống khác nhau.

Go không phải là lựa chọn tốt nhất nếu bạn cần kiểm soát bộ nhớ rất chặt chẽ và không thể có khả năng để tạm dừng hoạt động của phần mềm. Bởi vì Go là một ngôn ngữ với công cụ “garbage collector”.

Tất nhiên, không có việc tạm dừng trong một thời gian dài, nhưng có một số. Do đó, thật khó khi dùng lập trình Golang để xây dựng các hệ thống thời gian thực.

Ngoài ra, nếu bạn đang làm việc với các thiết bị nhúng, IoT, thiết bị đeo, thường có những bộ nhỏ – thì Go không phải là lựa chọn tốt nhất cho các loại dự án đó.

Golang là một lựa chọn hoàn hảo cho web. Ngày nay, các ứng dụng sử dụng một số dịch vụ bên ngoài: cơ sở dữ liệu, bộ nhớ cache, message queue. Đây là lý do tại sao các lập trình viên thường xây dựng các ứng dụng trên kiến ​​trúc microservice bằng cách sử dụng Input / Output không đồng bộ. Nhờ đó, ứng dụng có thể tương tác với bất kỳ số lượng dịch vụ nào mà không chặn các web request. Ngoài ra, Golang không bị ràng buộc với các nền tảng nhưng thành công trong việc viết API và hỗ trợ định dạng JSON khá tốt.

Các lập trình viên web có nhiều kinh nghiệm đánh giá cao những lợi thế này của Go và chờ đợi những cải tiến và đột phá trong năm 2019 từ Google hơn nữa.

Chúng ta hãy nói về kiến ​​trúc trong xu thế Golang

Nếu cho rằng xu thế Golang là của tương lai, tôi cảm thấy cần phải chứng minh rằng Go có những lợi thế kiến ​​trúc không thể phủ nhận so với những ngôn ngữ tiền nhiệm.

Lần trước tôi đã nói về chuyển đổi ngữ cảnh, và tôi cần quay lại điểm này để tập trung hơn một chút vào nó. Có ba lý do chính để chuyển đổi ngữ cảnh:

• Kernel cần lưu nội dung của processor register cho process hiện tại. Sau này, kernel phải khôi phục các giá trị cho một process khác. Do việc chuyển đổi có thể xảy ra bất cứ lúc nào trong quá trình thực thi process, nên hệ điều hành phải lưu trữ nội dung của tất cả các register này, vì nó không biết register nào sẽ được sử dụng vào lần tới.
• Kernel của hệ điều hành phải xóa địa chỉ ảo của bộ xử lý.
• Tiêu thụ tài nguyên máy tính bằng cách chuyển ngữ cảnh. Giới hạn tiêu thụ được cố định bởi phần cứng và phụ thuộc vào khối lượng công việc mà bộ xử lý thực hiện.

Ba lý do này đã khiến các kỹ sư phát triển các thread sử dụng cùng một không gian bộ nhớ trái ngược với các process. Vì các thread trao đổi address space, chúng dễ dàng tạo, chuyển đổi và sắp xếp hơn các process. Tuy nhiên, các thread vẫn tiêu tốn rất nhiều tài nguyên máy tính khi chuyển ngữ cảnh. Đây là cách các nhà phát triển Golang nghĩ ra Goroutines.

Chúng ta hãy nói về Goroutines

Các tác vụ được thực hiện đồng thời trong Golang được gọi là chương trình con, hay còn gọi là Goroutines. Ngoài ra, có một biến hệ thống $GOMAXPROCS, bằng với số lõi của bộ xử lý theo mặc định. Mục đích của nó là xác định có bao nhiêu quá trình sẽ được bắt đầu bởi Go scheduler. Nếu một Goroutine chiếm toàn bộ thời gian của process, thì $GOMAXPROCS = 1. Các Goroutine khác sẽ đợi cho đến khi process đơn này kết thúc.

Ví dụ, một chu kỳ “for” là infinite, vì nó không bị gián đoạn bởi các hoạt động input / output hoặc các trường hợp chờ đợi tài nguyên có sẵn. Khi bạn thay đổi chu kỳ thành `time.Wait` trong call process, process này được giải phóng và có thể thực thi một Goroutine khác.

Chúng ta hãy nói về Goroutines và Streams trong xu thế Golang

Goroutines cực kỳ nhẹ so với các stream. Chúng chỉ chiếm một vài kilobyte trong stack. Stack có thể phát triển và thu hẹp tùy thuộc vào nhu cầu của ứng dụng. Khi chúng ta sử dụng các thread, kích thước của stack phải được đặt càng lớn càng tốt. Kích thước này không thay đổi trong quá trình thực thi ứng dụng vì nó là hằng số. Chúng ta phải dự trữ một lượng lớn bộ nhớ cho stack của mỗi thread vì trong quá trình thực thi chương trình, rất khó để phát hiện ra cần bao nhiêu dung lượng. Số lượng thread đang chạy càng nhiều – bộ nhớ càng ít.

Chương trình có thể chỉ có một stream, bao gồm hàng ngàn Goroutines. Bộ xử lý có thể chuyển đổi giữa các Goroutines rất dễ dàng, vì chúng hoạt động trong một thread của hệ điều hành duy nhất. Nếu một trong những Goroutines trên stream này đang chờ input của người dùng, hệ điều hành sẽ tạo một stream mới và tất cả các Goroutines từ stream cũ sẽ chuyển sang stream mới. Do đó, hệ điều hành có thể tạo ra một số lượng nhỏ các thread, ảnh hưởng đến hiệu quả và tốc độ của chương trình.

Chúng ta hãy nói đến Golang với các ngôn ngữ khác

Ưu điểm lớn nhất của các ngôn ngữ như C và C ++ so với Java, Python, C# là tốc độ và hiệu suất của chúng. Ngôn ngữ C và C++ có thể compilable và không interpretable được.

Go cung cấp các cấu trúc như hash table (dictionary), loại output, variable-length arrays, giao diện và method cho bất kỳ custom type nào. Trong kiến ​​trúc của nó, chúng ta có thể thấy tất cả các cấu trúc cú pháp và ngữ nghĩa, như trong các ngôn ngữ lập trình giống như C. Nó được biên dịch dễ dàng và nhanh chóng.

Mặt khác, Java sử dụng máy ảo Java (JVM) khi xây dựng các ứng dụng. Dự án (code có thể hiểu được với con người) được chuyển đổi thành bytecode, có thể được sử dụng bởi JVM hoặc một máy ảo khác. Trong thời gian chạy, JVM diễn giải các bytecode này và chuyển đổi chúng thành các tệp nhị phân mà bộ xử lý có thể làm việc cùng. Đây là lý do tại sao các ngôn ngữ sử dụng JVM có độ trễ dài trong thời gian khởi chạy ứng dụng. Điều này ảnh hưởng đến khả năng mở rộng ứng dụng trên máy chủ và thường dẫn đến tình trạng quá tải. Các ứng dụng trên Go có thể được biên dịch nhanh chóng vì chúng không yêu cầu JVM, do đó chạy ngay sau khi khởi động.

C và C++ không được thực thi trên các máy ảo. Do đó, khi chúng được biên dịch thành một dự án sẵn sàng, chúng ta loại trừ một bước nữa, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của các ngôn ngữ này. Trình biên dịch C và C++ trực tiếp chuyển đổi code thành các tệp nhị phân. Tuy nhiên, các ngôn ngữ này yêu cầu các lập trình viên phải liên tục ghi nhớ về việc xóa các biến và giải phóng bộ nhớ, trong khi Java, Python, C# có chức năng garbage collector đảm nhiệm việc này. Go cũng sử dụng trình garbage collector để giải phóng bộ nhớ. Do đó, nó mang các ứng dụng tốt nhất của các ngôn ngữ tiền nhiệm trong kiến ​​trúc của nó.

Xu thế Golang chắc chắn đang trở nên phổ biến những ngày này. Vì vậy, chúng ta có thể để nói về các vấn đề của nó. Ngoài các vấn đề phổ biến của tất cả các ngôn ngữ có thể biên dịch, Go có các vấn đề riêng với optimizer, heap, stack, type system, và multitasking model. Có những cách cụ thể, đôi khi rất rõ ràng để giải quyết và phá vỡ chúng. Nếu bạn quan tâm đến các vấn đề của Golang, bạn có thể tìm kiếm thông tin cần thiết thông qua các thư viện Go như http://go-lang.cat-v.org/pure-go-libs và https://golang.org/pkg/ .

Go có cú pháp gọn gàng và sạch sẽ, dễ hiểu ngay cả đối với các lập trình viên ngôn ngữ khác. Do đó, code của nó dễ dàng được duy trì và sửa đổi bởi các kỹ sư với các kỹ năng hoàn toàn khác nhau. Bạn sẽ không tìm thấy các class ở Golang, vì mỗi mục được chia thành các package. Tuy nhiên, có các cấu trúc trong ngôn ngữ này, cho phép viết các custom constructor cho các nhu cầu đặc biệt của bạn.

Go gần như hiệu quả như C / C++, giữ cho code syntax đơn giản như Ruby, Python và các ngôn ngữ khác. Không giống như Swift, của Golang rất ổn định. Nó vẫn giữ nguyên kể từ khi phát hành công khai lần đầu tiên vào năm 2012.

Nhiều công ty cấp doanh nghiệp, như Intel, IBM, Adobe, sử dụng ngôn ngữ này để phát triển phần mềm. QArea cũng nằm trong số đó. Một danh sách chi tiết hơn về các công ty sử dụng Golang có thể được tìm thấy tại https://github.com/golang/go/wiki/GoUsers .

Tổng hợp lại

Xu thế Golang khiến cho nó “đặc biệt” với các ngôn ngữ khác. Nó còn trẻ nhưng mạnh mẽ đến mức có thể mang đến sự tham gia của các chuyên viên máy tính ngay từ đầu. Goroutines đã tạo sự cạnh tranh về lập trình trên tất cả các cấp độ khác như web backend. Các ứng dụng được viết trên Go có hiệu suất cao. Golang rất hiệu quả như C / C++, xử lý các hoạt động song song như Java và có khả năng đọc code dễ dàng như Python, Perl và Erlang.

Go được thiết kế để tạo ra các hệ thống tải cao sử dụng kiến ​​trúc của các hệ thống đa bộ xử lý ở mức 100%. Đây là lý do tại sao nhiều công ty chuyển qua Golang từ các ngôn ngữ khác và thiết kế phần mềm hiệu quả. Xu thế Golang chính là xu thế của tương lai.

Nguồn: Nordic Coder