導(dǎo)語?|?Go作為一種編譯型語言，經(jīng)常用于實現(xiàn)后臺服務(wù)的開發(fā)。由于Go初始的開發(fā)大佬都是C的老牌使用者，因此Go中保留了不少C的編程習慣和思想，這對C/C++ 和PHP開發(fā)者來說非常有吸引力。作為編譯型語言的特性，也讓Go在多協(xié)程環(huán)境下的性能有不俗的表現(xiàn)。但腳本語言則幾乎都是解釋型語言，那么Go怎么就和腳本扯上關(guān)系了？請讀者帶著這個疑問，“聽” 本文給你娓娓道來～

程序員們都知道，高級程序語言從運行原理的角度來說可以分成兩種：編譯型語言、解釋型語言。Go就是一個典型的編譯型語言。

• 編譯型語言就是需要使用編譯器，在程序運行之前將代碼編譯成操作系統(tǒng)能夠直接識別的機器碼文件。運行時，操作系統(tǒng)直接拉起該文件，在CPU中直接運行。

• 解釋型語言則是在代碼運行之前，需要先拉起一個解釋程序，使用這個程序在運行時就可以根據(jù)代碼的邏輯執(zhí)行。

編譯型語言的典型例子就是匯編語言、C、C++、Objective-C、Go、Rust等等。

解釋型語言的典型例子就是JavaScript、PHP、Shell、Python、Lua等等。

至于Java，從JVM的角度，它是一個編譯型語言，因為編譯出來的二進制碼可以直接在JVM上執(zhí)行。但從CPU的角度，它依然是一個解釋型語言，因為CPU并不直接運行代碼，而是間接地通過JVM解釋Java二進制碼從而實現(xiàn)邏輯運行。

所謂的 “腳本語言” 則是另外的一個概念，這一般指的是設(shè)計初衷就是用來開發(fā)一段小程序或者是小邏輯，然后使用預(yù)設(shè)的解釋器解釋這段代碼并執(zhí)行的程序語言。這是一個程序語言功能上的定義，理論上所有解釋型語言都可以很方便的作為腳本語言，但是實際上我們并不會這么做，比如說PHP和JS就很少作為腳本語言使用。

可以看到，解釋型語言天生適合作為腳本語言，因為它們原本就需要使用運行時來解釋和運行代碼。將運行時稍作改造或封裝，就可以實現(xiàn)一個動態(tài)拉起腳本的功能。

但是，程序員們并不信邪，ta們從來就沒有放棄把編譯型語言變成腳本語言的努力。

首先回答一個問題：為什么我們需要嵌入腳本語言？答案很簡單，編譯好的程序邏輯已經(jīng)固定下來了，這個時候，我們需要添加一個能力，能夠在運行時調(diào)整某些部分的功能邏輯，實現(xiàn)這些功能的靈活配置。

在這方面，其實項目組分別針對Go和Lua都有了比較成熟的應(yīng)用，使用的分別是yaegi（https://github.com/traefik/yaegi）和gopher（https://github.com/yuin/gopher-lua）。關(guān)于后者的文章已經(jīng)很多，本文便不再贅述。這里我們先簡單列一下使用yaegi的優(yōu)勢：

• 完全遵從官方Go語法（1.16 和 1.17），因此無需學習新的語言。不過泛型暫不支持。

• 可調(diào)用Go原生庫，并且可擴展第三方庫，進一步簡化邏輯。

• 與主調(diào)方的Go程序可以直接使用struct進行參數(shù)傳遞，大大簡化開發(fā)。

可以看到，yaegi的三個優(yōu)勢中，都有“簡”字。便于上手、便于對接，就是它最大的優(yōu)勢。

這里，我們寫一段最簡單的代碼，代碼的功能是斐波那契數(shù):

package plugin
func Fib(n int) int {  return fib(n, 0, 1)}
func fib(n, a, b int) int {  if n == 0 {    return a  } else if n == 1 {    return b  }  return fib(n-1, b, a+b)}

令上方的代碼成為一個string常量：const src=...，然后使用yaegi封裝并在代碼中調(diào)用：

package main 
import (  "fmt"
  "github.com/traefik/yaegi/interp"  "github.com/traefik/yaegi/stdlib")
func main() {  intp := interp.New(interp.Options{})  // 初始化一個 yaegi 解釋器  intp.Use(stdlib.Symbols)  // 允許腳本調(diào)用（幾乎）所有的 Go 官方 package 代碼
  intp.Eval(src)  // src 就是上面的 Go 代碼字符串  v, _ := intp.Eval("plugin.Fib")  fu := v.Interface().(func(int) int)
  fmt.Println("Fib(35) =", fu(35))}
// Output:// Fib(35) = 9227465
const src = `package plugin
func Fib(n int) int {  return fib(n, 0, 1)}
func fib(n, a, b int) int {  if n == 0 {    return a  } else if n == 1 {    return b  }  return fib(n-1, b, a+b)}`

我們可以留意到fu變量，這直接就是一個函數(shù)變量。換句話說，yaegi直接將腳本中定義的函數(shù)，解釋后向主調(diào)方程序直接暴露成同一結(jié)構(gòu)的函數(shù)，調(diào)用方可以直接像調(diào)用普通函數(shù)一樣調(diào)用它，而不是像其他腳本庫一樣，需要調(diào)用一個專門的傳參函數(shù)、再獲得返回值、最后再將返回值進行轉(zhuǎn)換。

從這一點來說就顯得非常非常的友好，這意味著運行時，和腳本之間可以直接傳遞參數(shù)，而不需要中間轉(zhuǎn)換。

前文說到，yaegi的一個極大的優(yōu)勢，是可以直接傳遞自定義struct格式。

這里，我先拋出如何傳遞自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法，然后再更進一步講yaegi對第三方庫的支持。

比如說，我定義了一個自定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（https://github.com/Andrew-M-C/go.util/blob/master/slice/lcs.go#L91），并且希望在Go腳本中進行傳遞：

package slice
// github.com/Andrew-M-C/go.util/slice
// ...
type Route struct {  XIndexes []int  YIndexes []int}

那么，在對yaegi解釋器進行初始化的時候，我們可以在intp變量初始化完成之后，調(diào)用以下代碼進行符號表的初始化：

  intp := interp.New(interp.Options{})
  intp.Use(stdlib.Symbols)  intp.Use(map[string]map[string]reflect.Value{    "github.com/Andrew-M-C/go.util/slice/slice": {      "Route": reflect.ValueOf((*slice.Route)(nil)),    },  })

這樣，腳本在調(diào)用的時候，除了原生庫之外，也可以使用 github.com/Andrew-M-C/go.util/slice中的Route結(jié)構(gòu)體。這就實現(xiàn)了struct的原生傳遞。

這里需要注意的是：Use函數(shù)傳入的map，其key并不是package的名稱，而是package路徑+package名稱的組合。比如說引入一個package，路徑:github.com/A/B，那么它的package路徑就是 “github.com/A/B”，package名稱是B，連在一起的key就是:github.com/A/B/B，注意后面被重復(fù)了兩次的“B”——筆者就被這坑過，卡了好幾天。

（一）原理

我們可以留意一下上文的例子中intp.Use(stdlib.Symbols) 這一句，這可以說是yaegi區(qū)別于其他Go腳本庫的實現(xiàn)之一。這一句的含義是：使用標準庫的符號表。

Yaegi解釋器分析了Go腳本的語法之后，會將其中的符號調(diào)用與符號表中的目標進行鏈接。而stdlib.Symbols就導(dǎo)出了Go中幾乎所有的標準庫的符號。不過從安全角度，yaegi禁止了諸如poweroff、reboot等的高權(quán)限系統(tǒng)調(diào)用。

因此，我們自然而然地就可以想到，我們也可以把自定義的符號表定義進去——這也就是Use函數(shù)的作用，將各符號的原型定義給yaegi就能夠?qū)崿F(xiàn)第三方庫的支持了。

當然，這種方法只能對腳本所能引用的第三方庫進行預(yù)先定義，而不支持在腳本中動態(tài)加載未定義的第三方庫。即便如此，這也極大地擴展了yaegi腳本的功能。

（二）符號解析

前文中，我們手動在代碼中指定了需要引入的第三方符號表。但是對于很長的代碼，一個符號一個符號地敲，實在是太麻煩了。其實yaegi提供了一個工具，能夠分析目標package并輸出符號列表。我們可以看看yaegi的stdlib庫作為例子，它就是對Go原生的package文件進行了解釋，并找到符號表，所使用的package就是yaegi附帶開發(fā)的一個工具。

因此，我們就可以借用這個功能，結(jié)合go generate，在代碼中動態(tài)地生成符號表配置代碼。

還是以上面的github.com/Andrew-M-C/go.util/slice為例子，在引用yaegi的位置，添加以下go generate：

//go:generate go install github.com/traefik/yaegi/cmd/yaegi@v0.10.0//go:generate yaegi extract github.com/Andrew-M-C/go.util/slice

工具會在當前目錄下，生成一個github_com-Andrew-M-C-go_util-slice.go文件，文件的內(nèi)容就是符號表配置。這樣一來，我們就不用費時間去一個一個導(dǎo)出符號啦。

（一）功能對比

我們在調(diào)研了yaegi之外，也另外調(diào)研和對比了tengo和使用Lua的 gopher-lua。其中后者也是團隊應(yīng)用得比較成熟的庫。

筆者需要特別強調(diào)的是：tengo的標題雖然說自己用的是Go，但實際上是掛羊頭賣狗肉。tengo使用是自己的一套獨立語法，與官方Go完全不兼容，甚至乎連相似都稱不上。我們應(yīng)當把它當作另一種腳本語言來看。

這三種方案的對比如下：

總而言之：

• gopher的優(yōu)勢在于性能。

• yaegi的優(yōu)勢在于Go原生語法，以及可以接受的性能。

• tengo的優(yōu)勢？對于筆者的這一使用場景來說，不存在的。

但是yaegi也有很明顯的不足:

• 它依然處于0.y.z版本的階段，也就是說這只是beta版本，后續(xù)的API可能會有比較大的變化。

• Go官方語法的大方向是支持泛型，而yaegi目前是不支持泛型的。后續(xù)需要關(guān)注yaegi在這方便的迭代情況。

（二）性能對比

下文的表格比較多，這里先拋這三個庫的對比結(jié)論吧：

• 從純算力性能上看，gopher擁有壓倒性的優(yōu)勢。

• yaegi的性能很穩(wěn)定，大約是gopher的1/5~1/4之間。

• 非計算密集型的場景下，tengo的性能比較糟糕。平均場景也是最差的。

• 簡單的a+b

這是一個簡單的邏輯封裝，就是普通的res:=a+b，這是一個極限情況的測試。測試結(jié)果如下：

結(jié)果讓人大跌眼鏡，對于特別簡單的腳本，tengo的耗時極高，很可能是在進入和退出tengo VM時，消耗了過多的資源。

而gopher則表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。讓人印象非常深刻。

• 條件判斷

該邏輯也很簡單，判斷輸入數(shù)是否大于零。測試結(jié)果與簡單加法類似，如下：

• 斐波那契數(shù)

前面兩個性能測試過于極限，只能作參考用。在tengo的README中，聲稱其擁有非常高的性能，可與gopher和原生Go相比，并且還能壓倒yaegi。既然tengo這么有信心，并且還給出了其使用的Fib函數(shù)，那么我就來測一下。測試結(jié)果如下：

在實際工程應(yīng)用中，針對yaegi，筆者鎖定這樣的一個應(yīng)用場景：使用Go運行時程序，調(diào)用Go腳本。我需要限制這個腳本完成有限的功能（比如數(shù)據(jù)檢查、過濾、清洗）。因此，我們應(yīng)該限制腳本可調(diào)用的能力。我們可以通過刪除stdlib.Symbols表中的部分package來實現(xiàn)，筆者在實際應(yīng)用中，刪除了以下的package符號：

• os/xxx

• net/xxx

• log

• io/xxx

• database/xxx

• runtime

此外，雖然yaegi直接將腳本函數(shù)暴露出來可以直接調(diào)用，但是主程序不能對腳本的可靠性做任何的假設(shè)。換句話說，腳本可能會panic，或者是修改了主程序的變量，從而導(dǎo)致主程序panic。為了避免這一點，我們要將腳本放在一個受限的環(huán)境里運行，除了前面通過限制yaegi可調(diào)用的package的方式之外，還應(yīng)該限制調(diào)用腳本的方式。包括但不限于以下幾個手段：

• 將調(diào)用邏輯放在獨立的goroutine中調(diào)用，并且通過recover函數(shù)捕獲異常。

• 不直接將主程序的變量等內(nèi)存信息暴露給腳本，傳參時候，需要考慮將參數(shù)復(fù)制后再傳遞，或者是腳本非法返回的可能性。

• 如無必要，可以禁止腳本開啟新的goroutine。由于go是一個關(guān)鍵字，因此全文匹配一下正則“\sgo”就行（注意空格字符）。
  

• 腳本的運行時間也需要進行限制，或者是監(jiān)控。如果腳本有bug出現(xiàn)了無限循環(huán)，那么主調(diào)方應(yīng)能夠脫離這個腳本函數(shù)，回到主流程中。

當然，文中充滿了對tengo的不推崇，也只是在筆者的這種使用場景下，tengo沒有任何優(yōu)勢而已，請讀者辯證閱讀，也歡迎補充和指正～

（?轉(zhuǎn)載須取得作者同意，未經(jīng)許可，禁止二次轉(zhuǎn)載?）

張敏

騰訊高級后臺工程師

騰訊高級后臺工程師，在電子和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)深耕多年，擁有豐富的嵌入式和云服務(wù)后臺開發(fā)經(jīng)驗，個人博客共有過百篇文章，云+社區(qū)Top50原創(chuàng)作者，技術(shù)創(chuàng)作101第二季講師，現(xiàn)負責騰訊產(chǎn)品后臺開發(fā)。

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