Introduction au langage Go

Introduction à Go
Novembre 2016
Sylvain Wallez
Software Engineer, Elastic Cloud
Elastic.co

Au menu
A propos...
Origines de Go, qui l'utilise ?
Comparaison de Go et Java
Exemples
Programmation concurrente
La boîte à outils de Go
Adapté de "Go for Java Programmers(http://talks.golang.org/2015/go-for-java-programmers.slide)" de Sameer Ajmani

Origines de Go
"Go is an open source programming language that makes it easy to build simple, reliable,
and eﬃcient software." -- golang.org(http://golang.org)
Créé par Google à partir de 2007 pour des besoins internes :
logiciels serveurs, architectures massivement distribuées (10⁶⁺ machines)
adapté à des grands projets (5000+ développeurs)
Open source depuis 2009 avec une communauté très active
Langage stable depuis la version 1 début 2012
Actuellement : Go 1.7.3

Les créateurs
Robert Griesemer : V8, Java HotSpot
Rob Pike : Unix team, créateur de UTF-8
Ken Thompson : inventeur du langage B, ancètre du C

Utilisations de Go chez Google
Des milliers de développeurs, des millions de lignes de code.
Exemples publics :
Proxy SPDY pour Chrome sur les mobiles
Serveur de téléchargement pour Chrome, ChromeOS, Android SDK, Earth, etc.
Load balancer Vitess pour MySQL (YouTube)
Kubernetes, orchestrateur de cluster Docker
La cible initiale est les services réseaux, mais c'est un langage généraliste.

Qui utilise Go ?
golang.org/wiki/GoUsers(http://golang.org/wiki/GoUsers)
Apcera, Bitbucket, bitly, Canonical, CloudFlare, Core OS, Digital Ocean, Docker, Dropbox,
Facebook, Getty Images, GitHub, Hashicorp, Heroku, InﬂuxDB, Iron.io, Kubernetes, Medium,
MongoDB services, Mozilla services, New York Times, pool.ntp.org, SmugMug, SoundCloud,
Stripe, Square, Thomson Reuters, Tumblr...

Qui utilise Go ?
OVH (job précédent):
- nouvelle génération de services internes
- outils de déploiement (Docker & co)
- Kafka as a Service, Time Series as a Service
Elastic (job actuel):
- les Beats, agents de collectes de métrique

Beaucoup de points communs
Descendance de C (langage impératif, accolades)
Typage statique
Garbage collected
Memory safe (références nulles, contrôle des bornes à l'exécution)
Les variables sont toujours initialisées (zero/nil/false)
Méthodes
Interfaces
Assertions sur les types (instanceof)
Reﬂection et introspection

Go est (évidemment) différent
Compilation en exécutable natif. Pas de VM
Link statique, exécutable autosuffisant
Contrôle sur l'organisation mémoire
Les fonctions sont des valeurs
String est un type primitif, représenté en UTF-8
Maps et array/slices : types primitifs
Goroutines et channels : concurrence définie dans le langage

Beaucoup d'omissions volontaires
Pas de classes (mais des interfaces)
Pas de constructeurs
Pas d'héritage (mais composition)
Pas de final
Pas d'exceptions
Pas de types génériques

Pourquoi Go fait ces omissions ?
Volonté des créateurs du langage :
La clarté du code est primordiale.
En lisant du code, comprendre ce qu'il fait doit être clair immédiatement.
En écrivant du code, savoir comment l'écrire doit être clair immédiatement.
Un peu de redondance vaut parfois mieux qu'une factorisation obscure.
Pour plus d'infos :
Less is exponentially more (Pike, 2012)(http://commandcenter.blogspot.com/2012/06/less-is-exponentially-more.html)
Go at Google: Language Design in the Service of Software Engineering (Pike, 2012)
(http://talks.golang.org/2012/splash.article)

Go, une syntaxe familière quand on vient de C ou Java
Main.java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, world!");
}
}
hello.go
package main
import "fmt"
func main() {
fmt.Println("Hello, world!")
} Run

Hello, web server
Les types viennent après les noms.
Les noms Capitalisés sont publics. Les autres noms sont privés (package).
Il y a des types pointeurs.
package main
import (
"fmt"
"log"
"net/http"
)
func main() {
http.HandleFunc("/hello", handleHello)
fmt.Println("serving on http://localhost:7777/hello")
log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:7777", nil))
}
func handleHello(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
log.Println("serving", req.URL)
fmt.Fprintln(w, "Hello, world!")
} Run

Exemple : recherche sur Google
func main() {
http.HandleFunc("/search", handleSearch)
fmt.Println("serving on http://localhost:8080/search")
log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:8080", nil))
}
// handleSearch handles URLs like "/search?q=golang" by running a
// Google search for "golang" and writing the results as HTML to w.
func handleSearch(w http.ResponseWriter, req *http.Request) { Run

Valider la requête
func handleSearch(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
log.Println("serving", req.URL)
// Check the search query.
query := req.FormValue("q")
if query == "" {
http.Error(w, `missing "q" URL parameter`, http.StatusBadRequest)
return
}
query := req.FormValue("q") initialise une nouvelle variable query du type de
l'expression (string).
FormValue est une méthode sur le type *http.Request :
package http
type Request struct {...}
func (r *Request) FormValue(key string) string {...}

Collecter les résultats
// Run the Google search.
start := time.Now()
results, err := Search(query)
elapsed := time.Since(start)
if err != nil {
http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)
return
}
Search renvoie 2 valeurs : une "slice" de résultats, et une erreur.
func Search(query string) ([]Result, error) {...}
Les résultats sont valides uniquement si l'erreur est nil
type error interface {
Error() string // a useful human-readable error message
}
Les erreurs peuvent contenir des infos complémentaires, accessibles via des cast ("type
assertion").

Aﬃcher les résultats
// Render the results.
type templateData struct {
Results []Result
Elapsed time.Duration
}
err = resultsTemplate.Execute(w, templateData{
Results: results,
Elapsed: elapsed,
});
if err != nil {
log.Print(err)
return
}
resultsTemplate.Execute produit du HTML et l'écrit dans un io.Writer :
type Writer interface {
Write(p []byte) (n int, err error)
}
http.ResponseWriter implémente l'interface io.Writer.

Les templates HTML
Dans librairie standard, similaire à Mustache
Paramètres : maps et objets Go
// A Result contains the title and URL of a search result.
type Result struct {
Title, URL string
}
var resultsTemplate = template.Must(template.New("results").Parse(`
<html>
<head/>
<body>
<ol>
{{range .Results}}
<li>{{.Title}} - <a href="{{.URL}}">{{.URL}}</a></li>
{{end}}
</ol>
<p>{{len .Results}} results in {{.Elapsed}}</p>
</body>
</html>
`)) Run

Envoyer une requête à l'API Google Search
func Search(query string) ([]Result, error) {
// Prepare the Google Search API request.
u, err := url.Parse("https://ajax.googleapis.com/ajax/services/search/web?v=1.0")
if err != nil {
return nil, err
}
q := u.Query()
q.Set("q", query)
u.RawQuery = q.Encode()
// Issue the HTTP request and handle the response.
resp, err := http.Get(u.String())
if err != nil {
return nil, err
}
defer resp.Body.Close()
L'instruction defer resp.Body.Close est équivalente au finally Java

Parser la réponse JSON dans une structure Go
// https://developers.google.com/web-search/docs/#fonje
var jsonResponse struct { // anonymous structure
ResponseData struct {
Results []struct {
TitleNoFormatting, URL string
}
}
}
if err := json.NewDecoder(resp.Body).Decode(&jsonResponse); err != nil {
return nil, err
}
// Extract the Results from jsonResponse and return them.
var results []Result
for _, r := range jsonResponse.ResponseData.Results {
results = append(results, Result{Title: r.TitleNoFormatting, URL: r.URL})
}
return results, nil
}

Terminé pour le front-end !
Nous n'avons utilisé que la librairie standard :
import (
"encoding/json"
"fmt"
"html/template"
"log"
"net/http"
"net/url"
"time"
)
Les serveurs Go tiennent la charge : chaque requête tourne dans une goroutine séparée.
Goroutine ?

L'exécution concurrente en Go

Communicating Sequential Processes (Tony Hoare, 1978)
Les programmes concurrents sont structurés en :
processus indépendants
qui s'exécutent séquentiellement
et communiquent en échangeant des messages.
L'exécution séquentielle est facile à comprendre. Pas les callbacks !
Les primitives Go : goroutines, channels, et l'instruction select.

Goroutines
Les goroutines sont comme des threads légers.
Elles démarrent avec des petites piles (stack) qui sont retaillées selon les besoins.
Un programme Go peut avoir des milliers de goroutines actives.
On démarre une goroutine avec l'instruction go :
doSomething()
go doSomethingElse(arg1, arg2) // Forked in a separate goroutine
doAnotherThing()
Le runtime Go ordonnance les goroutines sur des threads de l'OS
Une goroutine bloquée ne bloque pas un thread !

Channels
Le canal de communication entre les goroutines.
c := make(chan string)
// goroutine 1
go func() {
c <- "hello!"
}()
// goroutine 2
go func() {
s := <-c
fmt.Println(s) // "hello!"
}()

Select
Un select bloque jusqu'à ce que envoi ou réception soient possibles.
select {
case n := <-in:
fmt.Println("received", n)
case out <- v:
fmt.Println("sent", v)
}
Le default permet de ne pas bloquer.
select {
case out <- v:
fmt.Println("sent", v)
default:
fmt.Println("No message, moving on")
}

Exemple : Recherche Google (côté serveur)
A partir de mots-clés, renvoyer une page de résultats :
faire une recherche sur le Web
faire une recherche sur Youtube
faire une recherche sur Google Maps
faire une recherche dans les News, etc
sélectionner des pubs (faut bien vivre !)
assembler les résultats (et les pubs)

Un Google fake en 6 lignes
On simule une recherche par un délai aléatoire de 100 ms maximum.
var (
Web = fakeSearch("web")
Image = fakeSearch("image")
Video = fakeSearch("video")
// ... other sources
)
type Result string
type Search func(query string) Result
func fakeSearch(kind string) Search {
return func(query string) Result {
time.Sleep(time.Duration(rand.Intn(100)) * time.Millisecond)
return Result(fmt.Sprintf("%s result for %qn", kind, query))
}
}
fakeSearch est une fonction qui retourne une fonction

Google Search : le main()
func main() {
start := time.Now()
results := GoogleSearch("golang")
elapsed := time.Since(start)
fmt.Println(results)
fmt.Println(elapsed)
} Run

Google Search (séquentiel)
La fonction GoogleSearch prend une chaîne de recherche, et renvoie une slice de Results
(des string).
Lance sequentiellement les recherches Web, Image, et Video, et ajoute leurs résultats à la
slice de résultats.
Temps total = somme des temps individuels
func GoogleSearch(query string) (results []Result) {
results = append(results, Web(query))
results = append(results, Image(query))
results = append(results, Video(query))
return
} Run

Google Search (parallèle)
On lance les recherches en parallèle, et on attend tous les résultats.
Les func anonymes sont des closures sur query and c.
Temps total = temps de la requête la plus longue
func Google(query string) (results []Result) {
c := make(chan Result)
go func() { c <- Web(query) }()
go func() { c <- Image(query) }()
go func() { c <- Video(query) }()
for i := 0; i < 3; i++ {
result := <-c
results = append(results, result)
}
return
} Run

Google Search (parallèle + timeout)
On n'attend pas les serveurs qui traînent.
Pas de lock, pas de synchronized, pas de callbacks !
c := make(chan Result, 3)
go func() { c <- Web(query) }()
go func() { c <- Image(query) }()
go func() { c <- Video(query) }()
timeout := time.After(80 * time.Millisecond)
for i := 0; i < 3; i++ {
select {
case result := <-c:
results = append(results, result)
case <-timeout:
fmt.Println("timed out")
return
}
}
return Run

Go : l'outillage
La commande 'go' :
go fmt(http://play.golang.org/p/GPqra77cBK): formatage selon les règles canoniques
go vet : "checkstyle" par les devs de Go
go doc : javadoc-like. Tout le Go open source sur godoc.org(http://godoc.org)
go get : téléchargement/installation de packages
IDE : plugins IntelliJ, Eclipse, Sublime, Vim...
Compilation cross-platform (Yay Raspberry Pi !)
Compilation pour mobiles (applis ou librairies Android et iOS)

Quelques liens
Tutoriel interactif
tour.golang.org(http://tour.golang.org)
Effective Go : un must read pour aller plus loin
golang.org/doc/effective_go.html(https://golang.org/doc/effective_go.html)
Collection de liens, de trucs et astuces, etc.
golang.org/wiki/Learn(http://golang.org/wiki/Learn)
Cette présentation
github.com/swallez/golang-talks/(https://github.com/swallez/golang-talks/)

Thank you
Sylvain Wallez
Software Engineer, Elastic Cloud
Elastic.co
@bluxte(http://twitter.com/bluxte)
sylvain@bluxte.net(mailto:sylvain@bluxte.net)

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