Go 1.15 计划于 8 月 1 日发布，它是Go 编程语言的第 16 个主要版本。相比以往，这次的改动较少，但许多重要变化都发生在底层和工具链层面：例如，全新的链接器将加快构建速度并减小二进制文件的体积。此外，该版本还对语言运行时进行了性能优化，调整了支持的架构，并对标准库进行了一些更新。总体而言，这应该是一次扎实的语言升级。

自Go 1.0 发布以来，Go 团队在每个版本中都会持续改进工具链和标准库，但在语言本身的改动上一直持保守态度。许多其他语言每个版本都会推出重要的语言特性，而 Go 自 1.0 以来的各个版本中只加入了少数几个小特性。

这是有意为之的设计选择：自 1.0 发布以来，团队的重点一直是稳定性和简洁性。Go 1 兼容性承诺保证，为 Go 1.0 编写的所有程序无需任何修改，就能在所有 1.x 版本中继续正确运行。Go 开发者通常认为这是一件好事——他们的程序可以“开箱即用”地持续运行，而且总体上会越来越快。

在即将到来的 1.15 版本中，正如预期的那样，语言规范几乎没有任何变化；改进主要集中在工具链、编译器性能和标准库上。正如技术负责人 Russ Cox 所指出的那样，考虑到疫情影响，核心开发者计划在 1.15 中采取格外保守的策略：

我们不知道未来几个月会有多艰难，所以还是保守一些，不要在最后关头提交那些需要调试的细微改动，给自己增加不必要的压力。把它们留到下一个周期的开始，让它们得到充分的验证时间。

[...] Go 1.15 将会是一个比往常更小的版本，这没关系。

5 月 1 日，Go 1.15 进入功能冻结，Go 团队计划在 8 月 1 日发布正式版，遵循一贯的六个月发布周期。

Go 的开发模式与大多数开源语言颇为不同。该语言由 Google 设计，大多数核心开发者都在 Google 工作（因此其持续开发实际上由 Google 资助）。Go 采用宽松的 BSD 风格许可证，开发过程完全公开，一般性讨论在 golang-dev 邮件列表上进行。新功能或变更通过 GitHub 仓库的 issues 提出和讨论，代码审查则通过对 Gerrit 代码变更（称为“changelists”或“CL”）发表评论来完成。

新的链接器

1.15 中最大的工具链变化之一是完全重写的链接器。这份新链接器设计文档由 Go 核心贡献者 Austin Clements 于 2019 年 9 月撰写，详细阐述了重写的动机及将带来的改进。新链接器有三项主要的结构性变化：

• 将工作从链接器转移到编译器：这使得并行化成为可能，因为编译可以在多个 CPU（或多台机器）上并行执行，而链接步骤几乎总是在构建的最后串行完成。此外，编译器的结果会被 Go 工具链缓存。
• 改进关键数据结构，主要是避免使用字符串。当前的链接器使用一个以字符串为索引的庞大符号表；新设计则通过符号编号技术尽可能避免使用字符串。
• 避免一次性将所有输入目标文件加载到内存：这使得新链接器在处理大型程序时占用更少内存，总体内存分配也更少（当前的链接器有超过 20% 的时间花在垃圾回收上）。

随着原始链接器的作者 Ken Thompson 已经退休，可维护性也成了一个问题。正如 Clements 所说：

最初的链接器比现在简单得多，其实现完全可以装进一位图灵奖得主的脑子里，因此几乎没有抽象和模块化。可惜的是，随着链接器不断发展壮大，它依然缺乏结构，而我们唯一的图灵奖得主已经退休了。

鉴于这些影响深远的长期改动，这项工作是在一个分支（dev.link）上进行的，只在稳定时才会合并到 master。负责新链接器工作的 Than McIntosh 介绍了已为 1.15 完成的部分：设计文档中的大多数结构性改进已经完成，包括新的目标文件格式和更紧凑的符号表示。构建速度已经比 1.14 更快、内存占用也更少，但一些功能（例如采用 DWARF 5 调试格式）则要等到 1.16 才能实现。

Clements 补充了更多细节，介绍了并行化工作以及这项工作的分阶段推进方式：

我们在过程中还做了许多其他改进，比如并行化关键阶段、移除大量不必要的 I/O 同步。为了最大程度地利用过去在链接器上的所有成果，我们以“波前”的方式进行这次转换，通过一个将新表示转换为旧表示的阶段，并将该阶段在链接器中越推越靠后。我们还没有完成：这个转换阶段依然存在，不过它具体在何时发生、做什么工作则取决于平台。对于 amd64 ELF 平台，它出现得很晚，工作量也相对较少。对于其他平台，它还没有那么靠后，工作量也更大，因此目前的收益还没那么明显。无论如何，1.16 还有更多值得期待的改进。

就目前而言，链接器在链接的最后阶段仍会将输出转换回旧的内存表示。可以推测，在未来的某个 Go 版本中，这些最后的步骤将被迁移到新链接器中，转换阶段将被彻底移除，从而进一步缩短链接时间、降低内存占用。

更小的二进制文件

与此相关的是多项减小 Go 1.15 构建可执行文件体积的改进。正如 Brad Fitzpatrick 所展示的那样，新链接器能消除更多未使用的代码，使他那个（相当刻意的）测试程序的体积从 Go 1.14 中的 8.2MB 降至 1.15 中的 3.9MB。对于更实际的程序，二进制体积则降低了 3.5% 甚至高达 22%。我运行的一个 Web 服务器程序也从 21.4MB 降至 20.3MB，降幅为 4.9%。

对此贡献最大的是新链接器中对未使用代码的消除，以及几项有针对性的改进，例如 Clements 的 CL 230544，它减少了可执行文件中包含的栈和寄存器映射的数量。这些映射被 Go 的垃圾回收器（GC）用来判断哪些对象仍然存活，但现在只需在调用点保留，而不必为每条指令都保留。这一改动使 go 二进制文件的体积减小了 5.7%，同时也显著加快了编译和链接速度。

由于 Go 能够在运行时检查类型（通过 reflect 包），Go 二进制文件中包含了大量类型信息。Cherry Zhang 提交的 CL 231397 仅在符号被转换为接口时才在输出中包含其类型信息（只有转换为接口的值才能用于反射）。这一改动使 hello-world 程序的体积减小了 7.2%。

还有一些对二进制体积的其他小幅改进，例如 Brad Fitzpatrick 的 CL 228111，如果只使用了 TLS 客户端和服务端中的一端，就避免在输出中同时包含两者的代码，使一个 TLS 拨号 hello world 程序的体积减小了 3.2%。

性能改进

Go 1.15 带来了许多细微的性能改进，其中两项较受关注的改进来自多产的非 Google 贡献者 Josh Bleecher Snyder。CL 216401 在将小整数转换为接口值时避免了内存分配，使编译到汇编的耗时提升了 2%。将值转换为接口类似于其他语言中的“装箱”；这一优化在思路上与 Python 的小整数缓存相似，不过由于静态类型的缘故，在 Go 中这种情况要少得多。

Snyder 的另一项改动是位于编译器和运行时内部的 CL 226367，它让编译器可以在垃圾回收器的写屏障调用中使用更多的 x86 寄存器。Go 使用写屏障（有点类似于锁）来在 GC 与用户代码并发运行时维护堆上的数据完整性（这篇关于 Go GC 的详细分析中有更多信息）。这使得二进制文件略微变小，编译时间也提升了 1%。

Michael Knysze 通过重新设计内存分配器的“mcentral”数据结构来减少锁争用，显著提升了大块内存分配的吞吐量。对于 12KB 或更大的内存块，新的分配代码速度提升了一倍以上。

工具链与移植

Go 的“modules”功能（Go 的依赖管理系统）最初在 Go 1.11 中引入，并在 1.13 中加入了对模块镜像即“代理”的支持。1.15 版本新增了对回退代理的支持，允许 go 工具在下载模块源码时，如果首选代理失败则回退到备用主机。回退通过 GOMODCACHE 环境变量新增的“|”分隔符来指定。

Go 1.15 移除了两个较旧的移植版本：darwin/386 和 darwin/arm，它们曾为 macOS 及其他 Apple 操作系统提供 32 位二进制文件。Fitzpatrick 指出，macOS Catalina 已不再支持运行 32 位应用，因此移除这些移植将有助于释放 macOS 构建机器，同时也能让编译器体积略微减小。这些移植在 Go 1.14 版本中已被宣布弃用，并将在 Go 1.15 中被移除。

另一方面，linux/arm64 移植被升级为“一级移植”，这意味着该平台的构建失败将会阻断版本发布；Go 团队也会为其提供官方二进制文件和安装文档。正如 Fitzpatrick 所指出的那样，Linux 64 位 Arm 如今至少与已是一级移植的 32 位 Arm 同等重要。

在 Windows 上，Go 1.15 现在默认生成启用地址空间布局随机化（ASLR）的可执行文件（默认启用）。ASLR 利用位置无关代码在启动时随机化各个数据区的地址，使攻击者更难预测目标地址并制造内存破坏漏洞。

标准库新增内容

Go 的标准库体量庞大且相当稳定；在 Go 1.15 中仅加入了相对次要的新功能。

标准库中的 testing 包非常精简——Go 的理念是避免为编写测试和断言引入领域特定语言，而是直接使用开发者已掌握的普通 Go 代码来编写。但核心开发者认为创建临时目录这一操作足够常用，因此批准新增了一个 TempDir() 方法，该方法会为当前测试惰性地创建一个临时目录，并在测试结束时自动将其删除。

net/url 包新增了一个 URL.Redacted() 方法，它以字符串形式返回 URL，但其中的密码会被隐去（替换为 xxxxx）。像 https://username:[email protected]/ 这样带密码的 URL 如今在浏览器中已不常用，但在脚本和工具中仍然出人意料地常见。Redacted() 可用于更安全地记录 URL，符合 RFC 3986 中关于不应将 : 之后部分以明文呈现的指导原则。

新增的 time/tzdata 包允许在可执行文件中嵌入一份静态的时区数据库副本。由于它会给可执行文件增加约 800KB 的体积，因此需要主动选用：要么导入 time/tzdata 包，要么在编译时使用 timetzdata 构建标签。嵌入的数据库可以使时区数据库的访问在某些系统（尤其是 Windows）上更加一致和可靠，在 Docker 容器和 Go playground 等虚拟化环境中也可能很有用。

结语

Go 使用 GitHub issues 来跟踪所有缺陷和功能请求，因此你可以通过查看 Go 1.15 里程碑中已关闭的 issue 列表来进一步了解该版本包含的内容。距离 1.15 正式版发布还有两个多月，但你可以使用 gotip 工具轻松地用最新版本测试自己的代码，或者等待定于 6 月 1 日发布的二进制测试版。现在发现的缺陷几乎肯定会在 1.15 正式版发布前得到修复。