为什么goroutine和channel不是以类库的形式存在——驳老赵《为什么我认为goroutine和channel是把别的平台上类库的功能内置在语言里》

老赵在最近的blog里对go有诸多批评。在我看来这些批评都没有正确的理由来支持。这篇blog先来就《为什么我认为goroutine和channel是把别的平台上类库的功能内置在语言里》一文进行反驳。

如果想要明晰一个特性,到底应该是在语言层面提供,还是在类库层面提供,那么首先要明确一件事情:到底语言层面和类库层面提供的特性,有什么不同。在我看来,语言提供的特性,是使用这门语言的使用者不能选择,必须接受的特性,而类库层面提供的特性,是使用者可以自由选择是否使用的特性。

比如说,C++比C增加的面向对象特性,在C里也有对应的库实现(GLib),甚至模版特性,在C早期也有类似的实现(具体可以参见《C++的设计与演化》一书,对此有详述)。那么为什么C++会成为一门语言?使用C++意味着必须接受类,模版这些概念,就会遇到使用这些概念的官方库(STL/iostream),而且使用时只能用C++约定好的方式实现(为什么有那么多人纠结模版偏特化的问题而不是像C一样用不同的函数?)而不像C里,可以有使用GLib的权利,也可以自己实现一套和C++的实现方式不一样的面向对象实现(比如多态通过名字查找而不是虚表跳转)。

对于老赵非常喜欢的C#来说,为什么能单独成为一种语言?C++也不是不能用类库的方式实现GC和VM,随手google一下就会有大把的实现:A garbage collector for C and C++Internet C++/Internet Virtual Machine。但是C#的实现为使用者约定了GC和VM的实现方式,使用者可以放心的依赖语言的实现细节来构造自己的程序。

其实上面C++和C#两个例子都不是很好,因为这两门语言都是不断向语言内塞入其他语言用库来实现的特性,试图让使用者想用什么都可以,但语言本身并没有体现出语言层面的设计原则——如果“什么特性都能用”不算做一个恰当的原则的话。

Prolog是一门用C实现的逻辑型语言,其语法和语言的设计哲学都和C完全不一样:通过直接声明条件,语言自己会给出符合条件的结果(还记得爱因斯坦隔壁几家有的养金鱼,有的拉提琴,有的房子是红色,最后要求出绿色家养的啥宠物的那类题么?)。如果按照老赵的说法,逻辑型编程完全可以用C来实现,所以Prolog根本不是一种语言,只是一个C的库而已。但是由于Prolog限制了语言的特性,所有操作只能通过逻辑表达式来完成,对于一个实现来说,Prolog用到的思维模型和C完全不一样,如果说Prolog只是C的一个库,不知道会有多少人同意这种说法。

说回go。go选择了CSP的内核实现,并在此上实现了goroutine和channel。这个选择最明显的一个结果,就是go的os库里没有其他语言os库的select/poll/kqueue的api。为什么?因为完全不需要。go里类似的功能可以通过对channel的select来实现,不需要暴露os的功能给使用者,而且也不需要让用户选择到底是用select还是poll。基于此,所有go的库在处理io时都是异步非阻塞的(除非同步等待channel或者用sync实现同步)。而C#又有多少库实现了异步?说到底还是要借助语言层面,实现一个async/await的怪异特性,用一种封装的回调机制来实现异步操作。

利用编译器实现CSP还有另外的优势:动态栈。传统的编译语言,由于没有考虑并发的机制,整个程序是运行在同一个栈上;使用os的线程/进程库,会依赖os对线程/进程的栈的分配,这种分配和程序本身无关,是os根据经验设置的数值,对程序来说经常会出现要么栈效率不高,要么栈不够用溢出;使用库实现的纤程/线程/异步,都是在使用当前进程的栈,每个纤程/线程/异步模块没有自己的独立栈,导致很多纤程实现都是不依赖栈,而全靠堆来解决每个纤程内的分配问题,对内存造成了很大的压力。而go通过编译器实现的goroutine,可以在编译期知晓更多的goroutine信息,并在运行时动态分配每个goroutine的栈大小,做到既不浪费,也不溢出。

go通过语言来实现了异步的特性,适应网络/IO请求多的高性能开发要求,这在选择库和最终开发时都为开发者提供了优良的异步特性,从而节省了开发者的时间,提高了开发效率。这是仅仅用库实现特性做不到的。

至于老赵把channel的特性和数据流做对比就更显得奇怪了。channel的类型限制是由go选择静态强类型语言这件事情决定的,输入和输出的数据类型要在编译时确定,这和一个数据流处理同一类型的数据是两个设计原则,虽然结果类似,但并不是说两者适合拿来做比较。goroutine和channel可以拿来实现数据流,但是其并不是为了实现数据流而设计的(比如channel还有传递消息同步线程的作用)。

Googol Lee

多年生软件工程师,信仰开源

Munich, Germany http://air.googol.im