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。

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！