有许多编程语言可以用来开发服务器端。一些语言对于网络开发有先天优势,一些语言没有先天优势,但是能完成任务,而有一些语言,则不太适合。今天,我就来具体讲一讲这些语言来开发网络服务的优劣势。
C/C++ 是最标准的开发语言,速度快,并发性能高,能最大程度利用机器资源完成任务。现在C/C++层面拥有无数网络开发库和SDK,知名的有ACE、Boost/Asio、ICE等等。但是缺点是,开发效率不比别的语言来得高,出错后常常只有熟练的程序员才能定位问题并且作出修复。
Go是2009年新出现的语言。Go天生适合编写网络程序。它也是一种系统级的语言,可以直接编译为执行文件,当然由于封装了大量的语法糖,所以编译出来的文件会更大,它天生支持并发操作,所以很多时候你不需要像C/C++一样手工去处理。缺点是,Go语言仍然存在许多语法方面的坑,你可以去 https://studygolang.com/ 学习最新的资料。
Java是公认的编写网络服务的第一大语言。在运行性能和开发效率上,有很好的折中效果。Java拥有众多的中间件和开发库,调试方便,一般的运维人员也有极为广泛可用的第三方维护工具可以使用。缺点是,Java的运行效率虽然有了质的飞跃,但因为中间隔了一层虚拟机,所以仍然比不上系统开发语言编写的软件。另外,Java的发布和部署需要众多的依赖包和库,软件体积庞大也是其重要弊病。
如果深入理解,Python、Ruby这两种语言的相似程度以及对系统的支持程度,可以用C和C++的相似程度来相比。你或许会很疑惑,毕竟Python和Ruby的语法几乎不一样,Python需要格式化源代码,而Ruby并不需要;Python更严谨,Ruby更开放;Python用户更多,Ruby用户更少。
不可否认的是,两种语言编写网络程序都非常方便,也非常高效。两种语言都可以在100行内编写出一个简单的、完全可以直接使用的网络服务器程序。但是这两种语言的弊病也很明显,那就是速度不够快。
比之Java,或许运行效率更慢一点,但由于目前机器硬件水平的提升,软件效率不足的缺点一部分已经被硬件所弥补,但是仍然不能否认,Python、Ruby语言适合IO密集型开发,而不适合计算密集型的开发。
Python的书籍比Ruby多好几倍,然而你如果仔细去看的话就会发现,Ruby的书籍质量明显比Python高几个等级,所以如果要看好的脚本语言的书籍,Ruby相关的书籍是首选,我这里推荐一本Programming in Ruby,有兴趣的话可以找来看看。
Node.js从前端语言变成后端语言,让编程界眼前为之一亮。随后的发展大家也有目共睹,Node.js由于使用JavaScript语言语法,所以我们一般采用事件驱动的形式,以及非阻塞的模型来进行网络开发。因为这些特点,它非常适合做分布式的、数据密集型的工作。但是缺点也很明显,Node.js是单线程,无法很好地使用多核CPU,这个问题在Python、Ruby语言中也很明显。
或许你没有听说过Erlang这种语言,这种语言最初是由爱立信开发的。它的初衷是让程序员应对大规模并发、分布式、软件实时并行系统进行编程。最早期的版本在80年代就出现了,但是一直到1998年才开源。
Erlang也不是系统语言,它有自己的虚拟机和解释器。当然和Java一样,Erlang也支持将代码编译为Native Code来运行。Erlang的缺点就是类型问题,它并非强类型语言。由于是事件编程,所以导致会在运行时无法匹配类型而出错,不过这些问题可以使用规范的编程方法来规避。
这么多种编程语言,整合起来看,大致可以把他们分为三类。
系统级编程语言,诸如汇编、C、C++。这种编程语言执行效率快,并发量也比较高,作为编写网络服务的第一语言,一台服务器就能支撑许多人。缺点是开发效率不够高,需要几年以上经验的程序员才能搞定。
专门为网络服务器开发的语言,诸如Go、Erlang。这种语言编写高并发和开发效率都不是问题,有很好的折中效果。缺点就是语言比较新,有许多的坑等着后来的程序员去填,而且语言、语法等系统机制要随着进一步的发展才能稳定下来。
解释型脚本语言,诸如Python、Ruby。 这类语言的开发效率非常高效,在现在的服务器硬件上,也能支撑不少用户,但是唯一的缺点是,运行效率低下。虽然也有解决方案,但仍然不能对抗高性能的系统编程语言和专业网络开发的语言。
现在有一种流行的说法叫前后端分离。对于编写C/S结构的程序员,听到这种说法应该会比较蒙,客户端和服务器端难道不是本来就分离的吗?
很长的一段时间里,在Web的世界中,前后端都是混合在一起编写的,比如PHP的方式,只有用到Ajax交互的时候,才需要用到后端的代码。但是前后端一分离,后台就需要做更多的工作了,当然前端的工作也不会变少。
编写Web服务,需要HTTP和HTTPS的服务体系,那么在这种情况下,使用nginx、Apache作为静态页面路由,Java、Tomcat、Python、Ruby等脚本语言就有了用武之地。因为页面只需要使用JSON交互即可。
所以,编写Web服务,我们可以选择Java、Python、Ruby。但是如果公司财力物力有限,再考虑到招人成本的问题,次选也可以是Java语言,第一是写Java的人够多,第二是Java成熟的类库够多,因此,一旦出问题,有解决经验的人也比较多。
传统TCP/IP和UDP服务,或者最近的WebSocket等,都需要快速响应和并发操作,在这种情况下,系统级编程语言和网络编程语言就可以派上用场了。
如果公司的项目需要更快更高效,并且财力也允许,那么选择C、C++、Go、Erlang等编程语言未尝不是一种选择。当然Java也能很好地提供服务,但是从业务上来讲,既然选择了Socket服务模式,那么就必然是对并发量有一定的要求,所以选择上述这些语言更合适。
这类业务,既有HTTP/HTTPS的服务,也有Socket服务,那么如何平衡两者之间的语言成本?如何平衡程序员之间技术栈的问题呢?
如果要做一款短期内必须上线的产品,我建议选择成熟的、有大量解决方案的,开发人员不短缺的语言,比如Java;或者能快速做出原型的语言,比如服务器专有语言Go。如果是长期发展的产品,并不那么着急成型,那么选择稳定成熟的,人员素质高的语言,比如Python、Java等。
至于平衡技术栈的问题,首先要选择网上有众多解决方案的语言,其次是找成熟的语言,比如Python、Java、Ruby。如果针对某种特殊的产品,比如并发要求特别高的,那么只有选择系统语言或者专门的语言,比如Go、C++等。
看到这里,你是不是觉得Java语言是一种万能药,或者是银弹?错了,这个世界上没有银弹。Java虽然有其独特的优势,但是其被人诟病的地方,也是有不少的。
第一点莫过于速度。就算拥有JIT编译,总体速度仍然比不上C/C++,但是事实上这些因素综合考虑并不算特别大的弊病,因为硬件资源提升后,速度这些问题已经可以“得过且过”了。
那么从语言本身来看,如果说C/C++语言本身的弊病是因为系统平台导致的,那么Java语言的弊病就是因为继承自C++,却没有做更彻底的改革而导致的。
我随便举一个例子,比如说switch case判断语句,硬生生地从C/C++处直接继承了下来,因为C/C++只允许使用int、enum(其实是int)、char(提升为int)作为判断类型,而Java也是直接将这套规范继承了下来。
再比如,在Java里面,异常检查也是一个痛苦的根源,程序员不得不写下无数try catch语句以使得将捕获的异常,转变为运行时的异常,然后再将之抛出去,这样一来,使用Java编写的API将缺少灵活和扩展性。
那如果选择了Python或者Ruby等脚本语言进行开发,却需要大量高并发的操作该怎么办呢?我们可以选择多进程(不是多线程)编程的方式进行开发,代码尽量简洁、高效,一个进程兼顾一个任务,进程之间的通信方式要尽量高效、简洁,比如可以使用自定义的队列等方式。
学完这一节,你应该对使用各种编程语言来编写网络服务有了一个更深的了解。我主要讲了以下几个内容。
编程语言可以大致分为三类,系统级编程语言、专为网络服务器开发的编程语言和解释型脚本语言。
在编写网络服务的时候,可以根据要编写的是Web服务、Socket服务,还是混合模式,来选择合适的编程语言。
给你留一个小问题吧。
如果让你来使用C/C++粘合Lua脚本来编写网络服务器,你会怎么设计这个程序框架?
欢迎留言说出你的看法。我在下一节的挑战中等你!