大家好，我是從不放鴿子的煎魚。

前段時(shí)間 Go 語(yǔ)言的泛型討論頻頻出現(xiàn)在各微信群，且又沖上了國(guó)內(nèi)外各大文章的 “頭條”：

信息匯總來(lái)看，Go 泛型這幾年會(huì)出，但大體來(lái)講現(xiàn)在 Go 泛型又又又推遲了。好家伙，我最早了解到時(shí)是考慮 Go1.16 釋出，后面又推到了 Go1.17，接著現(xiàn)在又延期到了 Go1.18 了(2021 年底)。

看到了信息的表象后，再想想為什么泛型 “這件事情” 突然醒目起來(lái)了，其原因之一是由官方 Go，11 歲[1] 的博文所引爆的。

同時(shí)近日舉辦的 GopherCon2020 大會(huì)，Robert Griesemer 分享的 Typing [Generic] Go。更正式的讓 Go 泛型更面向了大眾，也側(cè)面的說(shuō)明官方認(rèn)為其已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)新的階段了，進(jìn)入最終實(shí)現(xiàn)階段。

事不宜遲，既然官方都已經(jīng)摩拳擦掌了，我們的學(xué)習(xí)之路也得跟上，因此本文將會(huì)介紹 Go 泛型現(xiàn)在的情況，并通過(guò)在介紹過(guò)程中不斷思考最后得出一個(gè)為什么。

什么是泛型

泛型程序設(shè)計(jì)(generic programming)是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的一種風(fēng)格或范式。泛型允許程序員在強(qiáng)類型語(yǔ)言中編寫代碼時(shí)，使用一些以后才確定的類型，其在真正實(shí)例化時(shí)才會(huì)為這些參數(shù)指確定類型。

另外各語(yǔ)言和其編譯器、運(yùn)行環(huán)境對(duì)泛型的支持均不一樣，因此需要針對(duì)來(lái)辯證。

簡(jiǎn)單來(lái)講，泛型就是參數(shù)化多態(tài)。其可根據(jù)實(shí)參類型生成不同的版本，支持任意數(shù)量的調(diào)用：

func F(a, b T) T{ return a+b } 
 
// T 為 int 
F(1, 2) 
 
// T 為 string 
F("1", "2") 

在編譯時(shí)期編譯器便確定其 T 的入?yún)㈩愋汀＿@也是 Go 泛型實(shí)現(xiàn)的要求之一 “編譯時(shí)類型安全”。

為什么需要泛型

這時(shí)候可能會(huì)有人說(shuō)，沒(méi)有泛型也可以啊...感覺(jué)寫業(yè)務(wù)代碼沒(méi)什么影響，與其搞泛型不如搞好 errors(具體新消息可參見(jiàn)：重磅：Go errors 將不會(huì)有任何進(jìn)一步的改進(jìn)計(jì)劃)。

但泛型是有其所需的場(chǎng)景，最常見(jiàn)的是像基礎(chǔ)庫(kù)在處理獲取配置中心數(shù)據(jù)時(shí)，就要處理類型，時(shí)常遇到下述場(chǎng)景：

手寫一個(gè) “泛型”如果使用接口(interface)類型來(lái)做，也得 switch.(type) 枚舉出所有的基礎(chǔ)類型。這顯然并不合理，也沒(méi)法做太復(fù)雜的邏輯，而且所支持的類型還泄露。

另外同時(shí)單從語(yǔ)言層面來(lái)講，泛型支持是一個(gè)必然事件了，因?yàn)榉盒偷拇嬖趯?duì)解決特定領(lǐng)域的問(wèn)題存在一定的意義。

接口和泛型有什么區(qū)別

在上面我們有提到接口(interface)類型，這時(shí)候就出現(xiàn)了泛型的第二個(gè)經(jīng)典問(wèn)題。那就是 “接口和泛型有什么區(qū)別?”，為什么不用接口來(lái)實(shí)現(xiàn) “泛型”：

type T interface { ... } 
func F(a, b T) T { return a+b } 

也像這么一回事，但在這里存在一個(gè)致命的缺陷。那就是接口的入?yún)⒑统鰠⒕梢栽谶\(yùn)行時(shí)表現(xiàn)為不同的類型：

F("煎魚", 233) 

要做好，還得依靠?jī)?nèi)部去對(duì)參數(shù)進(jìn)行斷言，否則作為 string 類型的煎魚又如何和 int 類型的 233 相加呢，那是必然報(bào)錯(cuò)的。

而反過(guò)來(lái)看真 “泛型” 的實(shí)際使用，編譯器會(huì)保證泛型函數(shù)的入?yún)⒑统鰠⒈仨殲橥活愋停袕?qiáng)制性的檢驗(yàn)：

// 報(bào)錯(cuò)：type checking failed for main 
F("煎魚", 233) 
 
// 必須為同一類型，才能正常運(yùn)行 
F(666, 233) 

兩者存在本質(zhì)上的區(qū)別，泛型會(huì)更安全，能夠保證編譯早期就發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而不是等到運(yùn)行時(shí)(并且可能會(huì)存在隱性的 BUG)。

總體來(lái)講，泛型相較接口有如下優(yōu)點(diǎn)：

• 更安全：編譯早期就能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。
• 性能好：靜態(tài)類型。

過(guò)去：為什么那么久都沒(méi)有泛型

前幾段在社區(qū)的微信群看到一位小伙伴吐槽 “Go 語(yǔ)言居然沒(méi)有泛型?”。

變相來(lái)看，可能其會(huì)認(rèn)為 ”Go 都已經(jīng) 11 歲了，2020 年了居然還沒(méi)有泛型?”。

這顯然是不對(duì)的，因?yàn)榉盒捅举|(zhì)上并不是絕對(duì)的必需品，更不是 Go 語(yǔ)言的早期目標(biāo)，因此在過(guò)往的發(fā)展階段沒(méi)有過(guò)多重視這一點(diǎn)，而是把精力放在了其他 feature 上。

另外 Go 語(yǔ)言在以往其實(shí)進(jìn)行過(guò)大量的泛型 proposal 試驗(yàn)，基本時(shí)間線(via @changkun)如下：

雖然偶有中斷，但仔細(xì)一看，2010 年就嘗試過(guò)，現(xiàn)在 2020 年了，也是很勵(lì)志了，顯然官方也是在尋路和嘗試的過(guò)程中，但一直沒(méi)有找到相較好的方案，大多都存在問(wèn)題，社區(qū)對(duì)方案的爭(zhēng)議也不斷。

現(xiàn)在：Go 泛型

泛型嘗鮮的方式有兩種方式。線上 Ian Lance Taylor 提供了一個(gè)在線編譯的 go2go[2]：

另外一種是線下，也就在本地安裝 Go 的特定分支版本：

$ git clone https://github.com/golang/go 
$ git checkout dev.go2go 
$ cd src && ./all.bash 

不過(guò)這種本地安裝的方法會(huì)耗時(shí)比較久，初步嘗試的話建議使用 go2go 就可以了。

而在嘗鮮時(shí)，可以看到在代碼塊中聲明了一個(gè) Print 方法，其函數(shù)簽名主體分為三部分：

咋一看，變量 T 的這個(gè)關(guān)鍵字 any 是什么?早期泛型你可能有聽(tīng)說(shuō)合約(Contract)，難道這就是合約。其實(shí)嚴(yán)格意義上來(lái)講并不是，因?yàn)闉榱烁徊胶?jiǎn)化語(yǔ)法，合約在 2020.06.07 已經(jīng)正式移除。

其已改頭換面，現(xiàn)在只需要寫參數(shù)化的 interface。而上述的 any 關(guān)鍵字是一個(gè)預(yù)定義的類型約束，聲明后將允許任何類型用作類型實(shí)參，并且允許函數(shù)使用用于任何類型的操作。

從語(yǔ)法分析的角度來(lái)講，Print 方法一共包含了如下屬性(從左到右)：

• type list：聲明了入?yún)⒌念愋土斜頌橐粋€(gè) T 變量，其可以傳任意類型的參數(shù)。
• parameter list：聲明了入?yún)⒌膮?shù)列表為 T 變量的切片，且形參為 s。
• return type list：聲明了函數(shù)的返回參數(shù)列表。

上述函數(shù)簽名便是一個(gè) Go 泛型的基本樣子，由于本文并不是 CRUD 泛型，便不展開(kāi)案例(且現(xiàn)有泛型還不成熟)。

若大家有興趣，強(qiáng)烈建議閱讀提案：Type Parameters - Draft Design[3]。

泛型的戰(zhàn)爭(zhēng)

為什么不用尖括號(hào)

在社區(qū)中很多同學(xué)在討論的一個(gè)問(wèn)題，那就是 “為什么 Go 泛型不像 C++ 和 Java 那樣使用尖括號(hào)?，也出現(xiàn)了 “Go 一直標(biāo)榜業(yè)界工程實(shí)踐類的榜樣，為什么就是不用尖括號(hào)” 的言論?

思考問(wèn)題我們不只看表面，官方說(shuō)不行，那么我們可以倒推來(lái)看，看看 Go 語(yǔ)言就用尖括號(hào)：

func print<type T>(list []T) { 
 
print<int>(numbers) 
print<string>(strings) 
print<float64>(floats) 

普通的函數(shù)聲明看上去似乎結(jié)構(gòu)清晰，沒(méi)有什么大問(wèn)題的。接著往下看：

a := w < xb := y > (z) 

我們繼續(xù)把代碼演進(jìn)一下，簡(jiǎn)潔一點(diǎn)：

a, b := w < x, y > (z) 

這時(shí)候就犯難了，不僅編譯器難以解析，人也很難判別，到底指的是：

a := w < xb := y > (z) 

又或是：

a, b := w(z) 

從上述代碼來(lái)看，使用尖括號(hào)難以分別，因?yàn)闆](méi)有類型信息，就無(wú)法確定賦值的右側(cè)是一對(duì)表達(dá)式 w < x和y > (z)，還是返回兩個(gè)結(jié)果值 w(z) 的泛型函數(shù)實(shí)例化和調(diào)用，其存在歧義。

要解決還要引入新的約束，會(huì)破壞 Go1 的兼容性承諾，這顯然是不合理的。

為什么不用括號(hào)

其實(shí)最早 Go 泛型的版本是使用了括號(hào)的模式，雖然能用，但是用括號(hào)會(huì)引入新的解析歧義。例如：

var f func(x(T)) 

從語(yǔ)法上來(lái)講，你無(wú)法識(shí)別他是未命名參數(shù)的 x(T) 函數(shù)，還是類型名為參數(shù)的 (T) 函數(shù)。

同時(shí) Go 語(yǔ)言還存在強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換這一語(yǔ)法，假設(shè)代碼是 []T(v1) 和 []T(v2){} ，那么你在開(kāi)括號(hào)處，就無(wú)法得知其是否代表類型轉(zhuǎn)換。

甚至在函數(shù)的完整聲明上，我們都會(huì)感到困惑：

func F(T any)(v T)(r1, r2 T) 

函數(shù)入?yún)ⅰ⒎盒汀⒎祷刂德暶骶际抢ㄌ?hào)，造成了語(yǔ)義不清，這顯然也是不合理的。

為什么不用書名號(hào)(«»)

想的美，并不想使用非 ASCII，未來(lái)更沒(méi)打算支持。

總結(jié)

在本文中我們從多個(gè)維度介紹了 Go 泛型的相關(guān)內(nèi)容，既了解到了上段時(shí)間 Go 泛型再度火爆的信息來(lái)源是什么。也知道了 Go 泛型是什么，與接口的區(qū)別。

同時(shí)我們還針對(duì)業(yè)界常見(jiàn)的一些疑問(wèn)，例如接口和泛型的區(qū)別，泛型的歷史，泛型的尖括號(hào)/括號(hào)/書名號(hào)之爭(zhēng)進(jìn)行了解釋和說(shuō)明。

最后我們回答一下最開(kāi)始的疑問(wèn)，”為什么 Go 的泛型一拖再拖“，主要如下：

• Go 語(yǔ)言的早期目標(biāo)(工作重點(diǎn))并不是泛型。
• Go 語(yǔ)言在 2010-2020 年都有間斷在做 Go 泛型的 proposal，但總是 ”失敗“，在不斷地吸收經(jīng)驗(yàn)。
• Go 語(yǔ)言社區(qū)的意見(jiàn)反饋是真的多，單用什么符號(hào)表示泛型，不想要泛型都爭(zhēng)論不休。
• Go 語(yǔ)言的泛型現(xiàn)在還不成熟，很多細(xì)節(jié)其實(shí)并沒(méi)有支持好。

很顯然，在保證 Go1 向后兼容性的同時(shí)，Go 官方也不想直接妥協(xié)出一個(gè)隨便的方案，因此總是不斷地在改進(jìn)。

隨著 Go 語(yǔ)言的在業(yè)內(nèi)的不斷應(yīng)用，泛型也和 errors 一樣被推上風(fēng)頭浪尖。

到底拖到什么時(shí)候

那 Go 泛型到底什么時(shí)候出呢?前段時(shí)間也向歐神(@changkun)了解到：

在 GopherCon 2020 Go Team AMA 時(shí)，russ cox 有聊到相關(guān)問(wèn)題，表示在明年年底要能有生產(chǎn)環(huán)境的試用版上線，這是一個(gè)管理目標(biāo)。

但具體真正的時(shí)間線肯定是要看泛型的實(shí)現(xiàn)者：robert 和 keith，可以多多關(guān)注他們，就能拿到一手信息，且可以確定的是 Go 泛型明年二月之前是不會(huì)有生產(chǎn)可用的試用版。

最后，靈魂拷問(wèn)：你對(duì) Go 語(yǔ)言的泛型又有什么想法和意見(jiàn)呢，一起留言討論吧。