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go語言演算法

發布時間:2023-08-24 13:19:23

⑴ GO語言是什麼語言我們應該怎麼學

Go語言是谷歌推出的一種全新的編程語言,可以在不損失應用程序性能的情況下降低代碼的復雜性。谷歌首席軟體工程師羅布派克(Rob Pike)說:我們之所以開發Go,是因為過去10多年間軟體開發的難度令人沮喪。
Go是谷歌2009發布的第二款編程語言。2009年7月份,谷歌曾發布了Simple語言,它是用來開發Android應用的一種BASIC語言.
北京時間2010年1月10日,Go語言摘得了TIOBE公布的2009年年度大獎。該獎項授予在2009年市場份額增長最多的編程語言。
谷歌資深軟體工程師羅布·派克(Rob Pike)表示,"Go讓我體驗到了從未有過的開發效率。"派克表示,今天的C++或C一樣,Go是一種系統語言。他解釋道,"使用它可以進行快速開發,同時它還是一個真正的編譯語言,我們之所以現在將其開源,原因是我們認為它已經非常有用和強大。"
2007年,谷歌把Go作為一個20%項目開始研發,即讓員工抽出本職工作之外時間的20%, 投入在該項目上。除了派克外,該項目的成員還有其他谷歌工程師也參與研發。
派克表示,編譯後Go代碼的運行速度與C語言非常接近,而且編譯速度非常快,就像在使用一個互動式語言。現有編程語言均未專門對多核處理器進行優化。Go就是谷歌工程師為這類程序編寫的一種語言。它不是針對編程初學者設計的,但學習使用它也不是非常困難。Go支持面向對象,而且具有真正的閉包(closures)和反射 (reflection)等功能。
在學習曲線方面,派克認為Go與Java類似,對於Java開發者來說,應該能夠輕松學會 Go。之所以將Go作為一個開源項目發布,目的是讓開源社區有機會創建更好的工具來使用該語言,例如 Eclipse IDE中的插件。
在谷歌公開發布的所有網路應用中,均沒有使用Go,但是谷歌已經使用該語言開發了幾個內部項目。派克表示,Go是否會對谷歌即將推出的Chrome OS產生影響,還言之尚早,不過Go的確可以和Native Client配合使用。他表示"Go可以讓應用完美的運行在瀏覽器內。"例如,使用Go可以更高效的實現Wave,無論是在前端還是後台。
Go 同時具有兩種編譯器,一種是建立在GCC基礎上的Gccgo,另外一種是分別針對64位x64和32位x86計算機的一套編譯器(6g和8g)。谷歌目前正在研發其對ARM晶元和Android設備的支持。派克表示,"Android手機存在的問題是,我們一直沒有一個數學協處理器。"

⑵ 非對稱加密之ECC橢圓曲線(go語言實踐)

橢圓曲線密碼學(英語:Elliptic curve cryptography,縮寫為 ECC),一種建立公開密鑰加密的演算法,基於橢圓曲線數學。橢圓曲線在密碼學中的使用是在1985年由Neal Koblitz和Victor Miller分別獨立提出的。

ECC的主要優勢是在某些情況下它比其他的方法使用更小的密鑰——比如RSA加密演算法——提供相當的或更高等級的安全。

橢圓曲線密碼學的許多形式有稍微的不同,所有的都依賴於被廣泛承認的解決橢圓曲線離散對數問題的 困難性上。與傳統的基於大質數因子分解困難性的加密方法不同,ECC通過橢圓曲線方程式的性質產生密鑰。

ECC 164位的密鑰產生的一個安全級相當於RSA 1024位密鑰提供的保密強度,而且計算量較小,處理速度 更快,存儲空間和傳輸帶寬佔用較少。目前我國 居民二代身份證 正在使用 256 位的橢圓曲線密碼,虛擬 貨幣 比特幣 也選擇ECC作為加密演算法。

具體演算法詳解參考:

⑶ Go 語言內存管理(三):逃逸分析

Go 語言較之 C 語言一個很大的優勢就是自帶 GC 功能,可 GC 並不是沒有代價的。寫 C 語言的時候,在一個函數內聲明的變數,在函數退出後會自動釋放掉,因為這些變數分配在棧上。如果你期望變數的數據可以在函數退出後仍然能被訪問,就需要調用 malloc 方法在堆上申請內存,如果程序不再需要這塊內存了,再調用 free 方法釋放掉。Go 語言不需要你主動調用 malloc 來分配堆空間,編譯器會自動分析,找出需要 malloc 的變數,使用堆內存。編譯器的這個分析過程就叫做逃逸分析。

所以你在一個函數中通過 dict := make(map[string]int) 創建一個 map 變數,其背後的數據是放在棧空間上還是堆空間上,是不一定的。這要看編譯器分析的結果。

可逃逸分析並不是百分百准確的,它有缺陷。有的時候你會發現有些變數其實在棧空間上分配完全沒問題的,但編譯後程序還是把這些數據放在了堆上。如果你了解 Go 語言編譯器逃逸分析的機制,在寫代碼的時候就可以有意識地繞開這些缺陷,使你的程序更高效。

Go 語言雖然在內存管理方面降低了編程門檻,即使你不了解堆棧也能正常開發,但如果你要在性能上較真的話,還是要掌握這些基礎知識。

這里不對堆內存和棧內存的區別做太多闡述。簡單來說就是, 棧分配廉價,堆分配昂貴。 棧空間會隨著一個函數的結束自動釋放,堆空間需要時間 GC 模塊不斷地跟蹤掃描回收。如果對這兩個概念有些迷糊,建議閱讀下面 2 個文章:

這里舉一個小例子,來對比下堆棧的差別:

stack 函數中的變數 i 在函數退出會自動釋放;而 heap 函數返回的是對變數 i 的引用,也就是說 heap() 退出後,表示變數 i 還要能被訪問,它會自動被分配到堆空間上。

他們編譯出來的代碼如下:

邏輯的復雜度不言而喻,從上面的匯編中可看到, heap() 函數調用了 runtime.newobject() 方法,它會調用 mallocgc 方法從 mcache 上申請內存,申請的內部邏輯前面文章已經講述過。堆內存分配不僅分配上邏輯比棧空間分配復雜,它最致命的是會帶來很大的管理成本,Go 語言要消耗很多的計算資源對其進行標記回收(也就是 GC 成本)。

Go 編輯器會自動幫我們找出需要進行動態分配的變數,它是在編譯時追蹤一個變數的生命周期,如果能確認一個數據只在函數空間內訪問,不會被外部使用,則使用棧空間,否則就要使用堆空間。

我們在 go build 編譯代碼時,可使用 -gcflags '-m' 參數來查看逃逸分析日誌。

以上面的兩個函數為例,編譯的日誌輸出是:

日誌中的 &i escapes to heap 表示該變數數據逃逸到了堆上。

需要使用堆空間,所以逃逸,這沒什麼可爭議的。但編譯器有時會將 不需要 使用堆空間的變數,也逃逸掉。這里是容易出現性能問題的大坑。網上有很多相關文章,列舉了一些導致逃逸情況,其實總結起來就一句話:

多級間接賦值容易導致逃逸

這里的多級間接指的是,對某個引用類對象中的引用類成員進行賦值。Go 語言中的引用類數據類型有 func , interface , slice , map , chan , *Type(指針) 。

記住公式 Data.Field = Value ,如果 Data , Field 都是引用類的數據類型,則會導致 Value 逃逸。這里的等號 = 不單單只賦值,也表示參數傳遞。

根據公式,我們假設一個變數 data 是以下幾種類型,相應的可以得出結論:

下面給出一些實際的例子:

如果變數值是一個函數,函數的參數又是引用類型,則傳遞給它的參數都會逃逸。

上例中 te 的類型是 func(*int) ,屬於引用類型,參數 *int 也是引用類型,則調用 te(&j) 形成了為 te 的參數(成員) *int 賦值的現象,即 te.i = &j 會導致逃逸。代碼中其他幾種調用都沒有形成 多級間接賦值 情況。
同理,如果函數的參數類型是 slice , map 或 interface{} 都會導致參數逃逸。

匿名函數的調用也是一樣的,它本質上也是一個函數變數。有興趣的可以自己測試一下。

只要使用了 Interface 類型(不是 interafce{} ),那麼賦值給它的變數一定會逃逸。因為 interfaceVariable.Method() 先是間接的定位到它的實際值,再調用實際值的同名方法,執行時實際值作為參數傳遞給方法。相當於 interfaceVariable.Method.this = realValue

向 channel 中發送數據,本質上就是為 channel 內部的成員賦值,就像給一個 slice 中的某一項賦值一樣。所以 chan *Type , chan map[Type]Type , chan []Type , chan interface{} 類型都會導致發送到 channel 中的數據逃逸。

這本來也是情理之中的,發送給 channel 的數據是要與其他函數分享的,為了保證發送過去的指針依然可用,只能使用堆分配。

可變參數如 func(arg ...string) 實際與 func(arg []string) 是一樣的,會增加一層訪問路徑。這也是 fmt.Sprintf 總是會使參數逃逸的原因。

例子非常多,這里不能一一列舉,我們只需要記住分析方法就好,即,2 級或更多級的訪問賦值會 容易 導致數據逃逸。這里加上 容易 二字是因為隨著語言的發展,相信這些問題會被慢慢解決,但現階段,這個可以作為我們分析逃逸現象的依據。

下面代碼中包含 2 種很常規的寫法,但他們卻有著很大的性能差距,建議自己想下為什麼。

Benchmark 和 pprof 給出的結果:

熟悉堆棧概念可以讓我們更容易看透 Go 程序的性能問題,並進行優化。

多級間接賦值會導致 Go 編譯器出現不必要的逃逸,在一些情況下可能我們只需要修改一下數據結構就會使性能有大幅提升。這也是很多人不推薦在 Go 中使用指針的原因,因為它會增加一級訪問路徑,而 map , slice , interface{} 等類型是不可避免要用到的,為了減少不必要的逃逸,只能拿指針開刀了。

大多數情況下,性能優化都會為程序帶來一定的復雜度。建議實際項目中還是怎麼方便怎麼寫,功能完成後通過性能分析找到瓶頸所在,再對局部進行優化。

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