زبان برنامه نویسی Go

Go (یا Golang) یک زبان برنامه نویسی منبع باز است که در اصل توسط گوگل ایجاد شده است و به دلیل عملکرد بالا و خوانایی آن محبوبیت زیادی پیدا کرده است. در اینجا، منشا، ویژگی‌های اصلی و مزایای آن را هم برای برنامه‌نویسان و هم برای کسب‌وکارها بررسی می کنیم. در نهایت، بهترین موارد استفاده از آن را ذکر خواهم کرد.

زبان برنامه نویسی Go

اساس Golang

زمانی که گوگل به طور تصاعدی در حال رشد بود، باید با مشکلات مقیاس دست و پنجه نرم می کرد. آنها به سادگی همه چیز داشتند: ده ها هزار مهندس، نرم افزار و سیستم های بسیار، میلیون ها خط کد (مخصوصاً در پشت سرورهای شبکه آنها) که توسط صدها برنامه نویس توسعه می یافت، و در نهایت سخت افزارهای زیادی که همه این نرم افزارها بر روی آنها راه اندازی شد. برای پیچیده‌تر کردن مسائل، کل کد منبع در یک مخزن یکپارچه ذخیره می‌شد. در حالی که کد در حال ساخت بود، بررسی اینکه آیا تغییرات ایجاد شده در یک مکان منجر به عدم کارکرد صحیح اجزای دیگر نمی شود، ضروری بود. زمان زیادی برای ساختن چنین پایگاه کد وسیعی مورد نیاز بود. برای انجام چنین ساختی، گوگل سیستم ساخت خود را ایجاد کرد تا کدها را بر روی بسیاری از ماشین ها به صورت موازی کامپایل کند.

با وجود این و بسیاری از تلاش‌های بهینه‌سازی دیگر، زمان مورد نیاز برای ساخت سیستم‌های خاص در سال 2007 به ده‌ها دقیقه رسید. با توجه به مقیاس عظیم، توسعه نرم‌افزار فرآیندی کند و دشوار بود. کامپایل کد (عمدتا در ++C) بیش از حد طول کشید. از سوی دیگر، استفاده از رشته ها و اشتراک گذاری حافظه در ++C و جاوا برای نوشتن کد همزمان بسیار پیچیده بود. برنامه نویسان اشتباهات زیادی مرتکب شدند و کدها اغلب بهینه نمی شدند. برای استفاده از برنامه نویسی همزمان، یک برنامه نویس باید رشته های زیادی را ایجاد می کرد که حافظه مشترک یک فرآیند استفاده می شد. راه حال مناسب استفاده از برنامه ساده بود که دارای چندین رشته نبود. اگر عملیات‌های زیادی در انتظار منابع خارجی (دیسک، شبکه و غیره) وجود داشت، همانطور که اغلب در یک برنامه معمولی شبکه اتفاق می‌افتاد، یک رشته در انتظار باقی می‌ماند - و منابعی مانند RAM و CPUها (برای سوئیچینگ زمینه) از بین می‌رفت. اگر سروری 10000 اتصال موازی را پردازش می کرد، برنامه بسیار تشنه منابع می شد.

برای حل این مشکل، مدل های جایگزین برنامه نویسی همزمان ایجاد شد. یک مدل ناهمزمان که به ویژه در Node.js استفاده می شود یکی از آنهاست. در این مدل، زمانی که تابعی در شرف انجام عملیات ورودی/خروجی است، نخ را مسدود نمی‌کند و در نتیجه کل فرآیند را موثرتر می‌کند. با این حال، استفاده از آن برای برنامه نویسان پیچیده تر و اشکال زدایی آن بسیار دشوارتر است.

علاوه بر این، رویکردهای زیادی برای برنامه نویسی ++C وجود داشت، اما هیچ کدام به عنوان بهترین مورد در کلاس ظاهر نشدند. جاوا نیز با همین مشکل مواجه شد. در نتیجه، درک کدهای نوشته شده توسط یک برنامه نویس برای دیگران دشوار بود. در نهایت، مدیریت وابستگی ها در یک برنامه مشکل ساز بود. به خصوص در ++C سخت بود که بگوییم واقعاً چه عملکردهایی در کد برنامه استفاده شده است، زیرا این زبان به شما امکان می دهد از یک عملکرد خاص بدون درج صریح آن در کد استفاده کنید. در نتیجه، برنامه نویسان واقعاً نمی دانستند چه چیزی در برنامه استفاده می شود و چه چیزی می تواند حذف شود. این باعث شد که مدیریت کد مشکل باشد و زمان‌های کامپایل بدون ضرورت طولانی شد.

مزایای گولنگ

رابرت گریزمر، راب پایک و کن تامپسون، کارمندان گوگل که از این مشکلات خسته شده بودند، زبان جدیدی ایجاد کردند که بهره‌وری مهندسان گوگل را افزایش می‌داد و به آنها اجازه می‌داد تا از منابع سخت‌افزاری عظیم شرکت به طور مؤثرتری استفاده کنند (CPU با هسته‌های زیاد، شبکه سریع و عظیم خوشه هایی برای پردازش داده ها). از آنجایی که پرکاربردترین زبان های برنامه نویسی در گوگل ++C (عمدتا برای سرورها) و جاوا/پایتون (بقیه کدها) بودند، این زبان جدید باید مشابه آنها باشد تا برنامه نویسان بتوانند به راحتی آن را یاد بگیرند. علاوه بر این، بسیاری از فارغ التحصیلان کالج و دانشگاه در ایالات متحده قبلاً زبان C و جاوا را می دانستند، بنابراین یادگیری برای آنها نیز آسان خواهد بود.

سازندگان Golang به دنبال ایجاد یک زبان کامپایل شده با تایپ ایستا بودند که به آسانی استفاده از زبان‌های تایپ شده پویا باشد و سطح سلیس بودن مشابهی داشته باشد (یعنی موجز بودن با تعداد خطوط کد مورد نیاز برای بیان یک مفهوم معین نشان داده می‌شود). به عبارت دیگر، آنها می‌خواستند ++C را با جاوا و پایتون ترکیب کنند و در عین حال بهترین ویژگی‌ها را از همه آنها بگیرند. در نتیجه، Golang دارای عناصری از هر دو زبان تایپ ایستا و پویا است.

ویژگی های زبان تایپ ایستا عبارتند از:

  • ایمنی نوع - خطاهای استفاده از نوع نادرست در حین کامپایل به جای هنگام اجرای کد علامت داده می شود. بنابراین می توان از بخشی از مشکل در محیط تولید جلوگیری کرد و با خیال راحت بازآفرینی کد را انجام داد.
  • عملکرد بالا

ویژگی های زبان تایپ شده و تفسیر شده به صورت پویا عبارتند از:

  • مختصر بودن
  • بیان و سلیس
  • خوانایی
  • توانایی اجرای سریع کد

Golang به سادگی ویژگی های مختلف زبان های برنامه نویسی جاوا، پاسکال یا CSP را وام گرفت. این زبان هیچ ویژگی جدید یا انقلابی خاصی را معرفی نمی کند، اما بهترین را از زبان های دیگر می گیرد و از آن برای اهدافی کاربردی تر از آکادمیک استفاده می کند.

نحوه نوشتن کد و ویژگی های Golang

نحوه نوشتن کد Golang طوری طراحی شده است که عملاً همه چیز را با حداقل نوشتن برنامه ریزی می کند، و اگرچه این زبان ده سال کامل در بازار بوده است، اما سازندگان آن برای جلوگیری از پیچیده شدن هیچ گونه تغییری در نحوه نوشتن کد آن ارائه نکرده اند.

این رویکرد متمایز به خاطر آن است که توسط سایر زبانهای رایج، به ویژه ++C و جاوا این تغییرات اعمال می شود. نحوه نوشتن کد آنها در طول سال ها به طور قابل توجهی گسترش یافته است تا با جدیدترین گرایش های برنامه نویسی همراه باشد و ویژگی هایی را که برنامه نویسان به دنبال آن هستند معرفی کند. در نتیجه امروزه این زبان ها با نسخه های اصلی خود کاملاً متفاوت هستند.

به دلیل عدم تغییر در Go، برنامه‌هایی که امروزه به این زبان نوشته می‌شوند، با برنامه‌هایی که چند سال پیش نوشته شده بودند، تفاوت چندانی ندارند. برنامه نویسان Go نیازی به یادگیری نحوه جدید نوشتن کد یا پارادایم های جدید ندارند، زیرا نحوه نوشتن Golang هنوز یکسان است و یادگیری آن مانند همیشه آسان است.

مهمتر از همه، یک نوشته ساده، تعداد راه هایی را که می توان کد توسط برنامه نویسان نوشت، محدود می کند. در نتیجه، کدهای ایجاد شده توسط برنامه نویسان مختلف شبیه به هم هستند و خواندن و درک آن آسان است.

کد را می توان به سرعت اجرا کرد. تا پیش از این، این یکی از ویژگی های زبان های تفسیری بود. با این حال، Go به یک کامپایلر برای کامپایل کد به زبان ماشین نیاز دارد. با این وجود، این کامپایل بسیار سریع است، زیرا این زبان به گونه ای طراحی شده است که کامپایلر خود را قادر می سازد تا وابستگی ها را به سرعت تجزیه و تحلیل کند و از بارگذاری مکرر فایل ها جلوگیری کند. به همین دلیل است که برنامه هایی که به زبان C نوشته شده اند بسیار کند کامپایل می شوند. از سوی دیگر، Go کد منبع را به صورت تدریجی کامپایل می کند و برای هر بسته یک فایل شی ایجاد می کند. هنگامی که شخصی از یک بسته معین استفاده می کند، فقط فایل آماده شده قبلی را بارگیری می کند. این به میزان قابل توجهی تعداد عملیات خواندن روی هارد دیسک را کاهش می دهد.

تست های واحد را می توان خیلی سریع راه اندازی کرد. از آنجایی که Golang وابستگی های بسته داده شده را می داند، تا زمانی که وابستگی ها تغییر نکرده باشند، نیازی به کامپایل مجدد نیست. از آنجایی که Go نتایج تست را نیز ذخیره می کند، نیازی به راه اندازی تست برای کد بسته ای که واقعاً دوباره کامپایل نشده است وجود ندارد. نتیجه آزمایش از حافظه پنهان بازگردانده می شود. این اجازه می دهد تا تست های واحد خیلی سریع راه اندازی شوند، زیرا آنها فقط شامل کدهایی هستند که تغییر کرده اند.

برنامه های نوشته شده در Go سریع اجرا می شوند و از رم کمی استفاده می کنند. هنگامی که کد Go کامپایل می شود، یک فایل اجرایی ایجاد می شود. این یک کد بایت یا هر کد واسطه دیگری نیست، بلکه یک کد ماشین است.

برنامه نویسان نباید نگران زباله باشند. Golang دارای یک زباله جمع کن داخلی است که نمونه هایی را که دیگر استفاده نمی شوند را از حافظه حذف می کند. علاوه بر این، کامپایلر Go از الگوریتم های تجزیه و تحلیل فرار استفاده می کند تا تصمیم بگیرد که چه نوع حافظه (Stack یا Heap) باید به یک ساختار معین اختصاص داده شود. برنامه نویس دیگر نباید نگرانی درباره آن داشته باشد. این ویژگی برنامه نویسی را بسیار آسان تر می کند و در عین حال عملکرد نرم افزار را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

برنامه نویسی همزمان آسان شد

سال ها پیش، زمانی که ++C و جاوا متولد شدند، رشته ها معمولا در برنامه نویسی همزمان استفاده می شدند. Thread ها چکیده هایی هستند که به برنامه نویس امکان نوشتن کد همزمان را می دهند. هر رشته فقط یک کار را در یک زمان انجام می دهد. اگر یک برنامه نویس می خواست که برنامه ای عملکردهای زیادی را انجام دهد، آنها به سادگی چندین رشته ایجاد می کردند که با به اشتراک گذاری حافظه در داخل فرآیند با یکدیگر ارتباط برقرار می کردند. دسترسی به این حافظه با اصول اولیه همگام سازی همگام شد. کد در یک رشته به صورت متوالی اجرا شد. اجرای این مدل ساده و آسان بود.

مشکل در به اشتراک گذاری حافظه بود که باعث مشکلات متعددی شد که اجرای آن را مختل کرد و اشکالات بی شماری را ایجاد می کرد که فقط در حین تولید شناسایی می شدند. علاوه بر این، این مدل هرگز در استفاده از منابع سخت افزاری موثر نبود. برای مثال، اگر بیش از 1000 رشته وجود داشت، سوئیچینگ ها سهم قابل توجهی از RAM را از بین می بردند.

Go یک مدل جایگزین از برنامه نویسی همزمان را معرفی کرد که عمدتاً بر اساس زبان CSP است. این مدل جدید دو مزیت مهم نسبت به مدل thread و به اشتراک گذاری حافظه دارد. ابتدا به جای نخ از گوروتین استفاده می شود. آنها به طور قابل توجهی استفاده از منابع سخت افزاری را کاهش می دهند. به طوری که در برنامه های Go ده ها هزار گوروتین به صورت همزمان کار می کنند.

ثانیاً، گوروتین‌ها با استفاده از کانال‌هایی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند که می‌توان آن‌ها را به عنوان یک صندوق پستی توصیف کرد. یک گوروتین می تواند با استفاده از کانال به دیگری پیام ارسال کند. این امر درک چنین کدهایی را بسیار ساده تر می کند، زیرا تنها یک نقطه ارتباطی بین گوروتین ها وجود دارد.

چرا از Golang استفاده کنید

Go به شما امکان می دهد از پارادایم های مختلف برنامه نویسی استفاده کنید:

  • ضروری - یک برنامه نویس دستورالعمل های گام به گام را به دستگاه می دهد که یک برنامه باید چه اقداماتی را انجام دهد.
  • عملکردی (پشتیبانی از بسته شدن) - یک برنامه نویس می تواند با ارائه کد به عنوان بسته، رفتار برنامه را تغییر دهد.
  • رویه ای - برای اینکه کد تکرار نشود، یک برنامه نویس می تواند قطعات کد قابل استفاده مجدد مانند رویه ها را ایجاد کند و آنها را چندین بار در یک برنامه اجرا کند.
  • شی گرا - وسیله ای پیشرفته تر برای استفاده مجدد از کد نسبت به برنامه نویسی رویه ای. از پلی مورفیسم استفاده می کند. Go به شما این امکان را می دهد که به جای وراثت فقط از ترکیب استفاده کنید، که البته به طور گسترده به عنوان یک مزیت دیده می شود.

این برنامه نویس است که تصمیم می گیرد از کدام پارادایم استفاده کند. برای برنامه های کوچک، رویکرد رویه ای ممکن است بهترین باشد، در حالی که برای سیستم های پیچیده تر، برنامه نویسی شی گرا یک امر ضروری است.

Golang مقیاس پذیری تیمی عالی دارد. هم توسط تیم های کوچک برنامه نویسی و هم در شرکت های بزرگ قابل استفاده است. این به ویژه زمانی مفید است که نمی دانید ترکیب تیم شما در آینده چگونه تغییر خواهد کرد. از سوی دیگر، پایتون، روبی و دیگر زبان‌های تایپ شده پویا، انتخابی ایده‌آل برای یک یا دو برنامه‌نویس هستند، زیرا این زبان‌ها بازخورد فوری ارائه می‌دهند. با کدهایی که برای ماه‌ها و سال‌ها توسط تیمی بزرگ‌تر توسعه داده می‌شود، استفاده از زبان‌های تایپ شده پویا به طور موثر به چالش تبدیل می‌شود— Golang برای حل مشکل بسیار واجد شرایط است.

شما می توانید از Golang هم برای برنامه نویسی سطح بالا و هم برای برنامه نویسی سطح پایین استفاده کنید. می توانید از انتزاعات و چند شکلی استفاده کنید. همچنین می‌توانید از اصلاح مجدد کد مناسب برای بهینه‌سازی طرح‌بندی حافظه برای ساختارهای داده و تأثیرگذاری بر جایی که کامپایلر ساختار را تخصیص می‌دهد، استفاده کنید. شما می توانید از کانال های سطح بالا استفاده کنید، اما زمانی که عملکرد بالا بسیار مهم است، می توانید از mutexes نیز استفاده کنید.

از آنجایی که هیچ کامپایلری در اجرای برنامه (JIT) راه اندازی نشده است، کد کامپایل شده قابل پیش بینی است. این ویژگی Golang را به ویژه برای نوشتن سیستم‌هایی با کارایی بالا که دارای منطق پیچیده هستند، مفید می‌کند. اگر می خواهید واضح باشید، می توانید از پلی مورفیسم و ​​کپسولاسیون استفاده کنید. در جاهای دیگر می توانید از بهینه سازی های زیادی استفاده کنید. این در مورد سیستم های پایگاه داده، نرم افزار میان افزار و زیرساخت  است. Golang در پروژه هایی مانند Kubernetes، Docker، Prometheus یا M3 استفاده شد.

Golang یک زبان عالی برای کدنویسی سرورهای شبکه، به ویژه سرورهای وب و میکروسرویس ها است. Go دارای عملکردهایی برای پشتیبانی از برنامه نویسی شبکه دارد که قبلاً در کتابخانه استاندارد تعبیه شده است. برای ایجاد برنامه های REST ساده نیازی به استفاده از فریم ورک ندارید (همانطور که در مورد NodeJS وجود دارد). در موارد پیچیده تر، می توانید از روترهای پیشرفته HTTP (به عنوان مثال گوریل/موکس) استفاده کنید.

یکی دیگر از ویژگی های مهم Golang نحوه کار زباله جمع کن آن است. در جاوا برای سال‌ها الگوریتم‌های GC توان عملیاتی برنامه را به حداکثر رساندند (به عنوان مثال تعداد درخواست‌های پردازش‌شده کاربر ارسال شده به سرور اینترنت، میزان داده‌های پردازش‌شده و غیره). توان عملیاتی بالا باعث تاخیر بیشتر می شود. می توانید مدت بیشتری صبر کنید تا زباله ها جمع آوری شوند و یکباره آن ها را بردارید. این بسیار موثر است، اما می تواند منجر به عدم پاسخگویی برنامه برای مدت زمان طولانی تری شود، حتی برای چند ثانیه در مورد درخواست های انبوه. اگر هدف اصلی برنامه پردازش درخواست‌های کاربر ارسال شده به سرور اینترنتی باشد، چنین تأخیر بالایی می‌تواند تلفات ناخوشایندی بر تجربه کاربر داشته باشد.

از سوی دیگر، در Golang، جمع‌آورنده زباله از همان ابتدا برای تأخیر کم بهینه شده است. در حالی که توان عملیاتی کمتر خواهد بود، درخواست‌های کاربر سریع‌تر پردازش می‌شوند. این امر Golang را به یک راه حل ایده آل برای سرورهای اینترنتی تبدیل می کند.

Go و کمبود انواع ژنریک

البته Go هم خالی از اشکال نیست. در حالی که به شما امکان می دهد از برنامه نویسی سطح بالا استفاده کنید، فقدان انواع عمومی آن مورد انتقاد قرار گرفته است**. ** Golang دارای انواع عمومی داخلی به عنوان آرایه، برش و نقشه است، اما شما نمی توانید انواع عمومی را به تنهایی تعریف کنید. استفاده مجدد از کد را دشوار می کند. اگر برنامه‌ای حاوی کد مشابهی باشد که در مکان‌های زیادی قرار دارد (مثلاً این یک برنامه CRUD است)، یک نتیجه ناخوشایند چندین خط کد تکراری خواهد بود. در بدترین حالت ممکن است در نهایت کد برنامه را خودتان تولید کنید. این یک رویکرد بلندمدت قابل دوام نیست.

برای حل این مشکل، تیم Go در حال کار بر روی پیاده سازی انواع ژنریک است. در حال حاضر، هنوز توافق نظری در مورد نحوه پشتیبانی از انواع عمومی وجود ندارد. با این حال، اولین پیاده سازی ها برای آزمایش رویکردهای مختلف برای این چالش ایجاد شده است.

موارد استفاده از Golang

Golang راه حل بسیار خوبی برای توسعه وب است، زیرا به طور خاص برای این منظور طراحی شده است. توسعه دهندگان را قادر می سازد تا به سرعت برنامه های کاربردی وب مقیاس پذیر و ایمن را توسعه دهند. همچنین امکان استقرار سریع در پلتفرم های مختلف را برای شرکت ها فراهم می کند.

Golang همچنین برای ساخت و مقیاس سیستم های محاسبات ابری استفاده می شود. Docker و Kubernetes هر دو نمونه های خوبی از این مورد هستند که Go در رایانش ابری استفاده شده است. Docker یک پلتفرم به عنوان یک سرویس است که به نرم افزار اجازه می دهد تا در کانتینرها ارائه شود، در حالی که Kubernetes یک پلت فرم هماهنگ سازی کانتینر منبع باز است که استقرار، مقیاس بندی و مدیریت خودکار برنامه را امکان پذیر می کند.

Go همچنین برای تیم‌های DevOps که وظایف را خودکار می‌کنند و فرآیند CI/CD را بهبود می‌بخشند بسیار مفید بوده است. وقتی صحبت از مهندسی قابلیت اطمینان سایت (SRE) می شود، ویژگی هایی مانند زمان ساخت سریع و نحوه نوشتن کد ناب تضمین می کند که یک سایت هم ایمن و هم قابل اعتماد است.

Go معمولاً برای برنامه‌های بک‌اند استفاده می‌شود، اما اکنون در برنامه‌های فرانت نیز استفاده می‌شود. به عنوان مثال، می توان از آن برای ایجاد برنامه های چند پلتفرمی با رابط کاربری گرافیکی استفاده کرد. در حالی که این برنامه ها نمی توانند جایزه یک میلیون دلاری را بگیرند، اما به وضوح نشان می دهند که Go دارای کتابخانه هایی است که می توانند برای این منظور نیز مورد استفاده قرار گیرند.

Golang می تواند برای ایجاد رابط های خط فرمان، به ویژه برای اهداف DevOps استفاده شود. نمونه‌های خوب یک CLI برای docker یا kubectl برای Kubernetes هستند. علاوه بر این، نوشتن اسکریپت های پیچیده در Go بسیار ساده تر از Bash است.

در نهایت، از طریق چارچوبی به نام Gobot، Golang می‌تواند برای برنامه‌ریزی ربات‌ها، پهپادها و دستگاه‌های IoT استفاده شود. همچنین gombile برای ایجاد برنامه های اندروید وجود دارد، اما این هنوز یک پروژه آزمایشی است.

مزایای Golang برای برنامه نویسان و تجارت

از دیدگاه برنامه نویس، Go فهرست طولانی از مزایا را ارائه می دهد:

  • یادگیری آن آسان، مختصر، رسا و خواندنی است
  • عملکرد بالا و توانایی اجرای سریع کد را ارائه می دهد
  • Go سیگنال خطاهای استفاده از نوع نادرست در طول کامپایل را نشان می دهد
  • می توان از آن برای برنامه نویسی سطح بالا و پایین استفاده کرد و بر اساس پارادایم های برنامه نویسی متعدد است
  • دارای زباله جمع کن داخلی

مزایای کسب و کار Go نیز قابل توجه است. می توان از آن برای موارد زیر استفاده کرد:

  • ساخت برنامه های وب امن و مقیاس پذیر
  • ساخت سیستم های پیچیده ای که نیاز به عملکرد بالا دارند
  • سرورهای شبکه، به ویژه وب سرورها و میکروسرویس ها
  • تیم های توسعه دهنده مقیاس پذیر، هم در استارتاپ ها و هم در شرکت ها
  • ساخت و مقیاس سیستم های محاسبات ابری

دوره های آموزشی حضوری و آنلاین Golang

دوره آموزشی مقدماتی Golang

دوره آموزشی پیشرفته Golang

دوره آموزشی فریم ورک Gin

دوره آموزشی فریم ورک Fiber


VARPEX DOWNLOADER VARPEX GAMING