Go 1.16新功能特性不完全前瞻

Go 1.16将于2021年2月发布。目前已经进入freeze状态，即不再接受新feature，仅fix bug、编写文档和接受安全更新等。

目前Go 1.16的发布说明尚处于早期草稿阶段，但Go团队成员正在致力于编写发布说明。Go 1.16的完全特性列表说明还得等真正发布前才能得到。如今要了解Go 1.16功能特性都有哪些变化，只能结合现有的release note以及从Go 1.16里程碑中的issue列表中挖掘。

下面就“挖掘”到的Go 1.16重要功能特性变化做简要的且不完全的前瞻。

1. 支持Apple Silicon M1芯片

Apple Silicon M1芯片Macbook的发布让Go团队紧急为Go 1.16增加对M1的支持。如果要跨平台编译，只需设定GOOS=darwin, GOARCH=arm64即可构建出可以在搭载M1芯片的Macbook上运行的Go应用。

同时Go 1.16还增加了对ios/amd64的支持，主要是为了支持在amd64架构上的MacOS上运行ios模拟器。

2. RISC-V架构支持cgo和-buildmode=pie

RISC-V架构很可能是未来5-10年挑战ARM的最主要架构，Go语言持续加大对RISC-V架构的支持，在Go 1.16中对linux/riscv64又增加了cgo支持以及-buildmode=pie。不过目前对risc-v仍仅限于linux os。

3. 有关go module的变化

• module-aware模式成为默认状态。如要回到gopath mode，将GO111MODULE设置为auto；

• go build和go test不会修改go.mod和go.sum文件。能修改这两个文件的命令只有go get和go mod tidy；

• go get之前的构建和安装go包的行为模式将被废弃。go get将专注于分析依赖，并获取go包/module，更新go.mod/go.sum；

• go install将恢复自己构建和安装包的“角色”（在go module加入后，go install日益受到冷落，这次翻身了)；

• go.mod将支持retract指示符，包或module作者可以利用该指示符在自己module的go.mod中标记某些版本撤回(因不安全、不兼容或损坏等原因)，不建议使用。

• go.mod中的exclude指示符语义变更：Go 1.16中将忽略exclude指示的module/包依赖；而之前的版本go工具链仅仅是跳过exclude指示的版本，而使用该依赖包/module的下一个版本。

• -i build flag废弃；

• go get的-insecure命令行标志选项作废，可以用GOINSECURE环境变量指示go get是否通过不安全的http去获取包；

4. 支持在Go二进制文件中嵌入静态文件(文本、图片等)

Go 1.16新增go:embed指示符和embed标准库包，二者一起用于支持在在Go二进制文件中嵌入静态文件。下面是一个在Go应用中嵌入文本文件用于http应答内容的小例子：

1// hello.txt
2
3hello, go 1.16
4
5  
6
7// main.go
8
9package main
10
11  
12
13import (
14
15_  "embed"
16
17"net/http"
18
19)
20
21  
22
23//go:embed hello.txt
24
25var s string
26
27  
28
29func main() {
30
31http.Handle("/", http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
32
33w.Write([]byte(s))
34
35}))
36
37http.ListenAndServe(":8080", nil)
38
39}
40

上述源码中的go:embed指示符的含义是：将hello.txt内容存储在字符串变量s中。我们构建该源码，并验证一下s中存储的是否是hello.txt中的数据：

1$ go build -o demo main.go
2
3$ mv hello.txt hello.txt.bak // 将hello.txt改名，我们看看数据是否真的已经嵌入到二进制文件demo中了
4
5$ ./demo
6
7  
8
9$curl localhost:8080
10
11hello, go 1.16
12

5.GODEBUG环境变量支持跟踪

当GODEBUG环境变量包含inittrace=1时，Go运行时将会报告各个源代码文件中的init函数的执行时间和内存开辟消耗情况。比如对于上面的程序demo，我们按如下命令执行：

1# GODEBUG=inittrace=1 ./demo
2
3init internal/bytealg @0.014 ms, 0 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
4
5init runtime @0.033 ms, 0.015 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
6
7init errors @0.24 ms, 0.003 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
8
9init sync @0.47 ms, 0.001 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
10
11init io @0.66 ms, 0 ms clock, 144 bytes, 9 allocs
12
13init internal/oserror @0.85 ms, 0 ms clock, 80 bytes, 5 allocs
14
15init syscall @1.0 ms, 0.006 ms clock, 624 bytes, 2 allocs
16
17init time @1.2 ms, 0.013 ms clock, 384 bytes, 8 allocs
18
19init path @1.4 ms, 0.003 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
20
21init io/fs @1.6 ms, 0 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
22
23init context @2.3 ms, 0.002 ms clock, 128 bytes, 4 allocs
24
25init math @2.5 ms, 0 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
26
27init strconv @2.7 ms, 0 ms clock, 32 bytes, 2 allocs
28
29init unicode @2.9 ms, 0.065 ms clock, 23736 bytes, 26 allocs
30
31init bytes @3.2 ms, 0 ms clock, 48 bytes, 3 allocs
32
33init crypto @3.3 ms, 0.001 ms clock, 160 bytes, 1 allocs
34
35init reflect @3.5 ms, 0.002 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
36
37init encoding/binary @3.7 ms, 0 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
38
39init crypto/cipher @3.8 ms, 0 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
40
41init crypto/aes @4.0 ms, 0.003 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
42
43init internal/poll @4.1 ms, 0 ms clock, 64 bytes, 4 allocs
44
45init os @4.2 ms, 0.029 ms clock, 544 bytes, 13 allocs
46
47init fmt @4.4 ms, 0.003 ms clock, 32 bytes, 2 allocs
48
49init math/rand @4.5 ms, 0.023 ms clock, 5440 bytes, 3 allocs
50
51init math/big @4.7 ms, 0.002 ms clock, 32 bytes, 2 allocs
52
53init crypto/sha512 @4.8 ms, 0.004 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
54
55init encoding/asn1 @5.0 ms, 0.004 ms clock, 224 bytes, 7 allocs
56
57init vendor/golang.org/x/crypto/cryptobyte @5.1 ms, 0 ms clock, 48 bytes, 2 allocs
58
59init crypto/ecdsa @5.3 ms, 0 ms clock, 48 bytes, 3 allocs
60
61init bufio @5.4 ms, 0.003 ms clock, 176 bytes, 11 allocs
62
63init crypto/rand @5.6 ms, 0.001 ms clock, 120 bytes, 4 allocs
64
65init crypto/rsa @5.7 ms, 0.007 ms clock, 648 bytes, 18 allocs
66
67init crypto/sha1 @5.8 ms, 0 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
68
69init crypto/sha256 @5.9 ms, 0 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
70
71init encoding/base64 @5.9 ms, 0.006 ms clock, 1408 bytes, 4 allocs
72
73init crypto/md5 @6.0 ms, 0 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
74
75init encoding/hex @6.1 ms, 0 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
76
77init crypto/x509/pkix @6.1 ms, 0.001 ms clock, 624 bytes, 2 allocs
78
79init path/filepath @6.2 ms, 0 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
80
81init vendor/golang.org/x/net/dns/dnsmessage @6.3 ms, 0.009 ms clock, 1616 bytes, 27 allocs
82
83init net @6.3 ms, 0.029 ms clock, 2840 bytes, 74 allocs
84
85init crypto/dsa @6.5 ms, 0 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
86
87init crypto/x509 @6.5 ms, 0.016 ms clock, 4768 bytes, 15 allocs
88
89init io/ioutil @6.7 ms, 0.002 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
90
91init vendor/golang.org/x/sys/cpu @6.7 ms, 0.009 ms clock, 1280 bytes, 1 allocs
92
93init vendor/golang.org/x/crypto/chacha20poly1305 @6.8 ms, 0 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
94
95init vendor/golang.org/x/crypto/curve25519 @6.9 ms, 0 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
96
97init crypto/tls @7.0 ms, 0.007 ms clock, 1600 bytes, 11 allocs
98
99init log @7.0 ms, 0 ms clock, 80 bytes, 1 allocs
100
101init mime @7.1 ms, 0.008 ms clock, 1232 bytes, 4 allocs
102
103init mime/multipart @7.2 ms, 0.001 ms clock, 192 bytes, 4 allocs
104
105init compress/flate @7.3 ms, 0.012 ms clock, 4240 bytes, 7 allocs
106
107init hash/crc32 @7.4 ms, 0.014 ms clock, 1024 bytes, 1 allocs
108
109init compress/gzip @7.5 ms, 0 ms clock, 32 bytes, 2 allocs
110
111init vendor/golang.org/x/text/transform @7.5 ms, 0 ms clock, 80 bytes, 5 allocs
112
113init vendor/golang.org/x/text/unicode/bidi @7.6 ms, 0.005 ms clock, 272 bytes, 2 allocs
114
115init vendor/golang.org/x/text/secure/bidirule @7.7 ms, 0.008 ms clock, 16 bytes, 1 allocs
116
117init vendor/golang.org/x/text/unicode/norm @7.8 ms, 0.002 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
118
119init vendor/golang.org/x/net/idna @7.8 ms, 0 ms clock, 0 bytes, 0 allocs
120
121init vendor/golang.org/x/net/http/httpguts @7.9 ms, 0.002 ms clock, 848 bytes, 3 allocs
122
123init vendor/golang.org/x/net/http2/hpack @7.9 ms, 0.063 ms clock, 22440 bytes, 32 allocs
124
125init net/http/internal @8.1 ms, 0.005 ms clock, 1808 bytes, 3 allocs
126
127init vendor/golang.org/x/net/http/httpproxy @8.2 ms, 0 ms clock, 336 bytes, 2 allocs
128
129init net/http @8.3 ms, 0.026 ms clock, 10280 bytes, 113 allocs
130

我们看到各个依赖包中的init函数执行的消耗情况都被输出了出来，根据这些信息，我们可以很容易判断出init函数中可能存在的性能问题或瓶颈。

6. 链接器进一步优化

既Go 1.15实现了go linker的第一阶段优化后，Go 1.16中继续实施了对linker的第二阶段优化。优化后的链接器要平均比Go 1.15的快20%-25%，消耗的内存却减少5%-15%。

7. struct field的tag中的多个key可以合并写

如果某个结构体支持多种编码格式的序列化和反序列化，比如：json、bson、xml，那么之前版本需要按如下书写该结构体的字段tag，冗长且重复：

1type MyStruct struct {
2
3Field1 string `json:"field_1,omitempty" bson:"field_1,omitempty" xml:"field_1,omitempty" form:"field_1,omitempty" other:"value"`
4
5}
6

Go 1.16支持将多个key进行合并，上面的tag可以写成如下形式：

1type MyStruct struct {
2
3Field1 string `json bson xml form:"field_1,omitempty" other:"value"`
4
5}
6

8. 其他改变

• 新增runtime/metrics包，以替代runtime.ReadMemStats和debug.ReadGCStats输出runtime的各种度量数据，这个包更通用稳定，性能也更好；

• 新增io/fs包，用于提供只读的操作os的文件树的高级接口；

• 对Unicode标准的支持从12.0.0升级为13.0.0。

附录：安装go tip版本的两种方式

1) 从源码安装

1$git clone https//github.com/golang/go.git
2
3$cd go/src
4
5$./all.bash
6

2) 使用gotip工具安装

1$go get golang.org/dl/gotip
2
3$gotip download
4

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