原创关于Golang和Rust对比及语言的选择思考

Posted 2023-02-13 黑夜路人

    作为现在已经作为互联网企业高性能API标配的Go语言，以及在成长路上的Rust语言，都是互联网后端工程师重要选择的两个语言，也是很多人拿来做对比的两个语言，那么实际场景里应该如何选择呢。

    没有万能的语言（当然可以说C是万能的），只有适用某个时代或某个场景的语言。比如你用Python做高性能服务就挺麻烦的，用C语言做Web开发写CGI也是有点费劲的，或者拿Java做操作系统硬件驱动是不太合适的等等，都会有自己的适用场景。

## 编程语言主要干什么

    我们先关注编程语言干什么，基本定义是：编程语言（Programming Language）可以简单地理解为一种计算机和人都能识别的语言。一种计算机语言让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下所应当采取的行动。

    里面提到编程语言两个最关键的事情：“数据” + “动作”，就是核心就是在某些“数据”上面进行对应的“动作”，映射成为编程来说就是“数据结构”+“算法（计算方法）”；数据结构中会涉及到数据的“存储”和“计算结构”，比如说存储在内存和存储在硬盘中的结构是不同的，比如你在内存中构建一个B+树是可以的，但是没有必要，这种结构更适合在硬盘里使用。

    对于编程语言来说，我们是比较关心数据的存储和计算方法的，数据只能存储在内存和硬盘中，实际大部分计算过程我们都是在内存中完成的，那么针对内存的使用和管理就尤为重要了，这也是很多编程语言需要关注的问题。

这里我们就出现了关于编程语言针对内存的管理动作了，实际上大部分编程语言本质都是：“语法 + 内存管理 + 与操作系统交互 + 语言特性 + 内置基础库”，这几部分工作，大部分都是需要编程语言的编译器或者是Runtime（VM）来解决的，这些解决方法，也就决定了语言的使用简单还是复杂，以及对应适用的场景。

## 编程语言对内存管理不同形成的分类

    上面我们提到了，针对“内存”的管理和调度使用，是编程语言很多特点区分的重要分界点，那么我们就需要看看目前主流的编程语言都是如何管理使用内存的：

现在主流编程语言内存管理模式分类：

1. 不关心数据类型 - 脚本语言动态内存管理GC

主要代表是 php、Python、javascript 等等，采用引用计数或个别的标记清除等gc机制，无法管控gc过程，但是语言操作简单；

2. 关心数据类型 - 静态语言（关心数据类型）动态gc管理

主要代表是 Go、Java、C# 等等，主要采用引用计数(ref-count)+标记清除(mark/sweep)方法，标记清除大致都是类似于“三色标记”或“新生代/老年代/持久代”等等，标记清除都会多少存在STW问题，另外无法暴露内存管理方式给调用；

3. 关心数据类型 - 静态语言自主内存管理

主要代表是 C、C++等等，主要是编译器提供基本的内存分配释放接口联动操作系统，需要开发者自主调用API管理内存，如果不管理会存在内存泄露问题。

4. 关心数据类型 - 静态语言动态内存管理-升级版

主要代表是 Rust 等，主要不是通过gc的方式进行内存回收，直接在编译器和执行层面通过“所有权”判断直接把不用的变量进行回收失效，效率高并且不会存在STW的问题，内存管理的性能比 Go/Java 等动态gc的策略性能更高。

其实我们通过上面的几个分类，明显能够发现几个时代变化带来的一些区别：

    比如说Java和C#基本都是纯工作在VM中的，并且VM是以为一种运行容器方式存在的，无论是 JVM还是.Net Runtime 都是一种容器，但是Go的先进性是代用了Runtime和应用代码共存逻辑，通过g0协程等等思路来调度处理内存管理协程等等，明显设计要更先进一些，更接近于类似于C/C++这种纯静态语言，有点介于在C/C++ 和 Java 之间的设计思路。

    Rust走了完全不同一条路，在内存管理上面另辟蹊径，在学习了C++和D语言以及函数式编程语言基础上，走了一条新路，就是让内存可以直接不依赖于Java/Go这种gc机制达到回收目的，直接通过变量“所有权”的方式直接进行失效回收，减少了可能会STW的可能性，性能大幅提高，又减轻程序员手动释放内存的负担。

## 一些编程语言选型的个人建议结论

其实通过上面的基本介绍，其实大致了解了一个语言底层运行逻辑，大概就知道了这些编程语言选型建议：

• 快节奏验证业务和数据算法能用性，直接使用 脚本动态语言是最方便的，比如Python和PHP，互相在不同场景，比如适合数据计算和Web开发等区别；

• 高性能稳定线上服务优先考虑静态语言动态gc语言，具备脚本语言的内存管理不关心性，又具备静态语言稳定性，比如 Go和Java，但是Go对比Java语法更干净简洁，更未来；

• 对于需要精细化内存管理，对稳定性，系统底层要求高的，可以采用纯静态语言，比如 C++和Rust，但是Rust对比C++更先进；

初步从目前这些情况来看，做一些简单的建议：

• Go良好的适合取代Java的场景，因为设计思路比较像，但是Go更先进，生态未来更强大，并且语法简单，在云原生和分布式多核时代绽放光彩。

• Rust良好的适合取代C++的场景，因为设计思路像，但是Rust更先进，让程序更舒服的能够开发像C++一样高性能的程序。

## 最后

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

Go也好，Rust也好，优劣好坏只有自己试试才知道，然后看看是否适合自己的业务场景或者个人的喜好。

希望本文对您有所帮助。

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## 延伸阅读

如果你是一个Go程序员，如果想在Go语言中像C/C++或者Rust一样管理内存，可以了解一下XMM库：

XMM是一个类TcMalloc的内存管理器，通过6000行纯Go代码构建，可以在Golang中让你像 C/C++ 一样的操作操作系统内存，并且协程安全，完美逃逸Go的gc机制，让你的程序性能杠杠的，摆脱 sync.Pool 或者 []byte 流操作的痛苦，构建高性能程序必备！

开源地址：（欢迎关注点点star，提提pr~）
https://github.com/heiyeluren/xmm

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