Rust 與 Go？我應該生鏽還是應該走

介紹

Rust 和 Go 是在效能關鍵型應用程式中應用的語言。本文詳細介紹了兩種語言的主要功能和典型用例。

在過去十年中，Rust 和 Go 變得非常流行。記憶體安全 Rust 主要用於系統程式設計。 Go 因其簡單性和內建並發性而受到青睞，這使其非常適合建立可擴展的 Web 應用程式和 API。有趣的是，最大的科技公司，例如 FAANG 和財富 100 強公司，在其應用程式的不同方面都使用 Rust 和 Go。

在本文中，您將找到「我應該生鏽還是應該走？」這個問題的答案。您將了解 Rust 和 Go 在並發性和記憶體安全性等方面的比較。此外，您還將了解最適合每種語言的不同場景。

閱讀本文後，您將充分了解兩種語言的關鍵功能和用例，從而在為您的專案選擇正確的語言時做出明智的決定。

Rust 概述

Rust 是一種高度關注記憶體安全的高階程式語言，由前 Mozilla 員工 Graydon Hoare 在 2006 年作為個人專案創建。像 Rust 這樣的記憶體安全語言已獲得美國部門的推薦。

主要特點

• 記憶體安全： Rust 在編譯時強制執行記憶體安全，而不使用垃圾回收。
• 效能與 C/C++ 相當：Rust 的速度與 C 和 C++ 一樣快。
• 所有權系統： Rust 使用其所有權和借用系統支援並發操作。
• 強型別系統和模式比對：Rust 的型別系統和模式比對功能增強了程式碼安全性。

Go 概述

Go 是一種開源程式語言，由 Robert Griesemer、Rob Pike 和 Ken Thompson 於 2009 年在 Google 創作。它是靜態型別的，語法與 C++ 類似。 Rob Pike 在接受採訪時表示，Go 的誕生是因為當時 C++ 中並發操作的困難。

主要特點

• 簡單性：Go 的學習曲線適中，這使得它更容易使用。
• 快速編譯時間：Go 編譯速度快，可以快速開發和迭代。
• 內建並發：Go 的內建 goroutine 和通道允許並發操作。
• 強大的標準函式庫：Go 的標準函式庫非常強大。

比較：Rust 與 Go

表現

在本節中，您將了解 Rust 和 Go 在速度和記憶體使用方面的比較。

1。基準比較

Benchmarks Game 比較了 Rust 和 Go 的運行時間和記憶體使用量。對於所有測試的演算法，我們發現最優化的 Rust 程式碼比最優化的 Go 程式碼具有更快的執行時間。

對於 regex-redux 和二元樹演算法，Rust 遠優於 Go，如下圖所示。與 Go 相比，Rust 程式碼使用更少的記憶體並且執行時間更短。

2。記憶體管理與效率

Rust 和 Go 都是記憶體安全語言，儘管它們以不同的方式實現這一點。 Rust 的設計有利於快速執行，而 Go 則有利於快速編譯。 Rust 的所有權和借用系統可以防止編譯時記憶體洩漏的許多常見原因，而 Go 則依靠自動垃圾收集來在運行時釋放未使用的記憶體。然而，這兩種語言在某些情況下仍然會遇到記憶體洩漏。

並行和並行

在本節中，您將了解 Rust 和 Go 實現並發和並行性的獨特方法。

1。 Rust 的方法

Rust 透過使用 async/await 範例以及使用線程和通道來支援並發。

• Rust 中的非同步/等待範式

Rust 的非同步/等待範例可讓您編寫更易於閱讀和維護的非同步程式碼。基於 Rust 的 Future 特性（例如 Tokio 或 async-std）所建構的運行時通常與 async/await 範例一起使用。這是使用 async/await 的範例：

use tokio::time::{sleep, Duration};

async fn execute_task() {
    println!("Task has begun.");
    sleep(Duration::from_secs(2)).await;
    println!("Task is done.");
}

#[tokio::main]
async fn main() {
    let task_handle = tokio::spawn(async {
        execute_task().await;
    });

    task_handle.await.unwrap();
    println!("Main function completed.");
}

在上面的程式碼中，execute_task 函數模擬了一個需要一些時間才能完成的任務。 Rust Tokio 運行時在不阻塞執行緒的情況下管理主函數的執行，從而允許其他非同步任務同時進行。然後，主函數等待任務完成，然後再列印完成訊息。

這是輸出：

• 使用執行緒和通道

Rust 的標準函式庫提供了對執行緒和通道訊息傳遞並發的支援。這是一個例子：

use std::sync::mpsc;
use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main() {
    let (sender, receiver) = mpsc::channel();

    thread::spawn(move || {
        let messages = vec![
            String::from("greetings"),
            String::from("from"),
            String::from("the"),
            String::from("worker"),
        ];

        for message in messages {
            sender.send(message).unwrap();
            thread::sleep(Duration::from_secs(1));
        }
    });

    for received_message in receiver {
        println!("Received: {}", received_message);
    }
}

在上面的程式碼中，使用 thread::spawn() 建立了一個與主執行緒並發運行的新執行緒。該執行緒透過使用 mpsc::channel() 建立的通道發送一系列訊息。當訊息從生成的線程發送時，它們被主線程接收並列印。

這是輸出：

2。 Go 的方法

Go 透過使用 Goroutines 和 Channel 來實現並發。 Goroutines 是由 Go 運行時管理的輕量級線程，它允許函數並發運行。常規函數可以透過在其前面添加 go 關鍵字來製成 Goroutine。

• 與 Goroutines 的併發

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func displayDigits() {
    for i := 1; i <= 5; i++ {
        time.Sleep(1 * time.Second) // sleep to demonstrate concurrency
        fmt.Printf("Digit: %d\n", i)
    }
}

func displayCharacters() {
    for i := 'A'; i <= 'E'; i++ {
        time.Sleep(1 * time.Second)
        fmt.Printf("Character: %c\n", i)
    }
}

func main() {
    // Launch the goroutines
    go displayDigits()
    go displayCharacters()

    // Wait for the goroutines to complete
    time.Sleep(6 * time.Second)
    fmt.Println("Finished")
}

在上面的程式碼中，定義了兩個 goroutine。第一個 goroutine 印出從 1 到 5 的數字，而第二個 goroutine 印出從 A 到 E 的字元。 main 函數啟動這些 goroutine，然後等待 6 秒，以便 goroutine 在列印「Finished」之前有足夠的時間運行。

這是輸出

Goroutines 可以使用通道相互通訊。這是一個例子：

package main

import "fmt"

func transmitMessages(ch chan string) {
    msgs := []string{"Greetings", "Simplicity", "Concurrency"}

    for _, message := range msgs {
        ch <- message
    }

    // Properly close the channel after sending all messages
    close(ch)
}

func main() {
    ch := make(chan string)

    // Launch the transmission of messages concurrently
    go transmitMessages(ch)

    for message := range ch {
        fmt.Println(message)
    }
}

在上面的程式碼中，transmitMessages 函數作為單獨的 goroutine 運行，透過通道發送一系列訊息。然後，主函數接收這些訊息並列印它們。

這是輸出：

學習曲線和發展速度

在這裡，您將了解兩種語言的學習曲線和開發速度。

與 Go 相比，Rust 的學習曲線要陡峭得多，Go 因其簡單易懂的語法而受到全球開發者的好評。另一方面，Rust 需要更多的時間來理解，因為開發人員經常難以理解重要的概念，例如記憶體安全規則、類型轉換和類型檢查。

開發速度也是如此，因為 Go 更容易理解，開發人員可以更快地開始使用它，而 Rust 則因為陡峭的學習曲線而需要一些時間。

安全可靠

在本節中，您將了解兩種語言為確保安全性和可靠性而設定的不同措施。

1。 Rust 的所有權系統

在 Rust 中，當將值指派給變數或移動到函數時，所有權就會轉移，導致原始變數無法存取。這是為了防止雙重釋放錯誤和數據競爭。 Rust 的所有權系統透過管理記憶體分配和釋放過程來確保記憶體安全。

fn main() {
    {
        let c2 = String::from("Ownership model");
        let c3 = c2;
        println!("{}", c3);
    }
}

在此範例中，我們有一個字串 c2。當我們將 c2 分配給 c3 時，Rust 會使 c2 無效。如果您嘗試列印 c2，您將收到編譯時錯誤，如下圖所示。

2。 Go 的錯誤處理

與大多數現代程式語言不同，Go 中的錯誤也不例外。它們只是實作錯誤介面的值。這種方法可以使程式碼更具可讀性和可維護性。下面是 Go 使用的錯誤介面。

type error interface {
    Error() string
}

生態系統和社區

比較 Rust 和 Go 時，重要的是要考慮它們的生態系統、社區規模和企業支持

1。社區規模與活動

Rust 和 Go 都有活躍且充滿活力的社群。儘管與 Rust 相比，Go 擁有更多的 GitHub 明星和活躍用戶。以下是 GitHub 頁面以及兩種語言提出的 Stack Overflow 問題數量。

鐵鏽
下面是 Rust Github 頁面，有 96k 顆星，Stack Overflow 頁面有超過 42000 個問題標記為 [rust]。

Rust GitHub Stars

Rust 堆疊溢位問題

走
下面是 Go Github 頁面，有 122k 顆星，Stack Overflow 頁面有超過 73000 個問題標記為 [go]。

前往 GitHub Stars

Go 堆疊溢位問題

根據 Stack Overflow 2024 年的一項調查，開發者連續 8 年多將 Rust 評選為最受推崇的程式語言。

2。企業支持與採用

Rust 得到了 Mozilla 的支持，現在得到了 Rust 基金會的支持。 Dropbox、Cloudflare 和 Meta 等科技公司正在使用 Rust 來提供效能密集服務。

Go 是由 Google 創建的，並且擁有大量的企業支援和採用。 Google、Uber 和 Dropbox 等大公司的許多後端服務都依賴 Go。 Docker 是一項領先的容器化技術，主要是用 Go 建構的。

3。流行的框架和庫

鐵鏽：

• Actix： 一個強大、快速的 Web 框架。
• Rocket： 一個專注於易用性和安全性的 Web 框架。
• Serde： 廣泛使用的序列化和反序列化庫。
• Tokio： 使用 Rust 編寫非同步應用程式的執行時間。

去：

• Gin： 一個易於使用的輕量級 Web 框架。
• Beego： 一個開源、高效能的 Web 框架。
• GORM： Go 最受歡迎的 ORM，可以輕鬆處理資料庫。
• Cobra： 用於建立功能強大的 CLI 應用程式的程式庫。

下表總結了每種語言之間的主要差異。

Aspect	Rust	Go
Memory Safety	Enforced at compile time without the need for garbage collection.	Relies on a garbage collector.
Performance	Comparable to C/C++.	Slightly lower than Rust but fast enough for many applications.
Concurrency Model	Utilizes an ownership model with threads and async tasks.	Built-in support with goroutines and channels.
Type System	Strong with pattern matching and type inference.	Statically typed with a simpler type system.
Compilation Times	Slower due to complex optimizations and safety checks.	Faster compilation.
Ease of Use	Steeper learning curve due to advanced features.	Easier to learn.
Standard Library	Rich but less extensive, focusing more on performance-critical and systems programming features.	Comprehensive, especially strong in networking, I/O, and web server support.
Community and Ecosystem	Rapidly growing, especially among systems programmers interested in safety and performance.	Large and mature, widely used in cloud infrastructure, networking, and DevOps tools.
Error Handling	Based on Result and Option types.	Uses the error interface, treating errors as values.

方面 鐵鏽 走 標題> 記憶體安全 在編譯時強制執行，無需垃圾回收。 依賴垃圾收集器。 性能 與 C/C++ 相當。 比 Rust 稍低，但對於許多應用程式來說足夠快。 並發模型 利用具有線程和非同步任務的所有權模型。 內建支援 goroutine 和通道。 類型系統 具有很強的模式匹配和類型推斷能力。 使用更簡單的類型系統進行靜態類型化。 編譯時間 由於複雜的最佳化和安全檢查，速度較慢。 編譯速度更快。 易於使用 由於進階功能，學習曲線更陡。 更容易學習。 標準庫 豐富但不太廣泛，更專注於性能關鍵和系統編程功能。 全面，尤其是在網路、I/O 和 Web 伺服器支援方面強大。 社區與生態系 快速成長，特別是在對安全和效能感興趣的系統程式設計師中。 規模龐大且成熟，廣泛應用於雲端基礎架構、網路和 DevOps 工具。 錯誤處理 基於結果和選項類型。 使用錯誤接口，將錯誤視為值。 表>

何時使用 Rust

Rust 在效能和記憶體關鍵場景或正在處理大量資料的場景中尤其出色。您可以在以下場景中使用 Rust：

• 系統程式設計： Rust 由於其記憶體安全性，可以用來建構系統級程序，例如作業系統。
• 高效能運算： Rust 非常適合需要卓越效能的應用程式。
• 大規模分散式系統： Rust 記憶體安全性和速度使其成為建構分散式系統時的絕佳選擇。

何時使用 Go

Go 可以用於多種場景。它內建的並發性使其成為處理多個請求的應用程式的絕佳選擇。總的來說，如果您重視程式碼的簡單性和可讀性而不是效能，那麼 Go 是一個不錯的選擇。如果您需要，您應該使用 Go：

• 並發操作： Go 允許使用其 goroutine 進行並發操作。
• 快速開發：Go 具有簡單的語法和標準函式庫，可實現快速開發。
• 簡單性和可讀性：Go 易於理解的語法使其成為大型團隊的理想選擇。

結論

歸根結底，在建立伺服器端應用程式時，Rust 和 Go 都是不錯的選擇。然而，正確的選擇將取決於您的應用程式的要求以及您想要實現的目標。

本文介紹了 Rust 和 Go 語言的主要功能、用例以及差異，讓您具備根據專案需求決定最佳語言的知識。

資源

這裡有一些進一步閱讀的資源。

• Rust 所有權模型

以上是Rust 與 Go？我應該生鏽還是應該走的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！