Go 语言的设计没有采用虚拟机主要是因为它旨在提供高性能、简洁性、以及直接编译成机器代码的能力。Go 语言的设计者们，包括但不限于Rob Pike、Ken Thompson、和Robert Griesemer，有意打造一种能够直接编译成本地机器指令的语言。这样做旨在减少运行时的复杂性、提高执行效率，并且减轻程序员在编程时需要考虑的负担。直接编译还有助于生成更小的二进制文件，这对于部署和分发软件尤为重要。此外，不使用虚拟机意味着Go程序可以更好地利用硬件资源，尤其是多核处理器的能力，这与Go的并发编程模型——goroutines和channels高度契合。
一、高性能与简洁性
Go语言的设计哲学强调简洁性和高性能。不引入虚拟机是这个设计理念的直接体现。直接编译成机器代码意味着程序可以运行得更快，因为它们可以直接与操作系统和硬件交互。这避免了虚拟机在执行时所带来的额外层次，每一层都可能引入延迟。例如，JVM（Java虚拟机） 或CLR（.NET公共语言运行时）等平台需要时刻转译字节码到机器码，而Go语言编译器产生的是针对特定平台优化的二进制执行文件。
编译成本地代码使得Go能够直接利用CPU的指令集，特别是在进行低级操作时，程序能够更加高效地运行。这对于需要处理高频率、低延迟交易的金融系统、实时系统和性能关键型应用来说尤其重要。
二、编译时间与部署
为了支持快速编译，Go语言的设计者们开发了一种新的编译系统。快速编译是Go语言设计中一个核心考虑点，这与虚拟机的概念相反。使用虚拟机通常涉及即时编译（JIT）和可能的初始化开销，这可能会拖慢程序启动的速度。Go语言编译成的是静态二进制文件，省去了查找和加载共享库的时间，因此Go程序启动通常非常迅速。
此外，Go编译成的单个二进制文件便于部署。在没有虚拟机的情况下，部署就简化为了复制文件的过程，非常适合于容器化部署和微服务架构。简化的部署流程还有助于自动化，这对于DevOps和持续集成/持续部署(CI/CD)实践来说至关重要。
三、并发编程模型
Go语言内建的并发编程范式具有并发原语——goroutines和channels。这些机制天生并发，旨在充分利用现代多核处理器。虚拟机模型可能会对并发执行施加限制，如全局解释器锁（Global Interpreter Lock, GIL）在Python中的使用就是一个著名的例子。Go直接编译到机器码，使得并发模型可以无缝地在操作系统级别上管理多线程，从而能提供更固有的并发性能。
因为Go没有虚拟机，goroutines之间的上下文切换更加高效，内存占用更低。这些优势对于构建需要处理大量并发连接和瞬时任务的高性能网络服务器和分布式系统至关重要。
四、跨平台的一致性
虚拟机如JVM和CLR旨在提供跨平台运行的能力，但这种便利通常以牺牲些许性能为代价。Go语言虽然没有虚拟机，但它的编译器支持交叉编译，允许从一个平台生成另一个平台的可执行文件。这使得Go可以保持跨平台一致性，同时避免了虚拟机带来的性能损失。
Go的标准库高度便携，它包含了大量抽象操作系统之间差异的封装，从而确保开发者的Go代码可以无缝迁移到不同的操作系统。交叉编译和丰富的标准库一起，使得Go成为一个即便在多平台环境中也能高效执行的编程语言。
五、静态链接和可移植性
Go语言默认生成静态链接的二进制文件。这意味着所有的依赖库都会被包含在最终的可执行文件中，不再需要额外动态链接。静态链接的文件具有更好的可移植性和更少的运行时依赖，这对于确保在不同环境中的一致运行非常有价值。这与虚拟机携带运行时环境的方式形成对比，虚拟机方式通常结果是更大的文件体积和由于环境差异而导致的潜在问题。
静态链接的优点在于能够简化系统的复杂度，尤其在面对微服务、云计算和虚拟化技术时，这一点尤为突出。当服务需要快速启动和重启时，没有依赖关系的程序显得尤为重要。
相关问答FAQs：
1. 为什么 Go 语言没有采用虚拟机的设计？
Go 语言没有采用虚拟机的设计，是因为虚拟机在一些场景下存在性能瓶颈。虚拟机是一种实现跨平台运行的技术，但会带来额外的资源消耗和性能损失。相比之下，Go 语言采用了编译成本地机器码的方式，能够更高效地利用硬件资源，并且具备更快的执行速度。
2. Go 语言为什么选择编译而非解释执行？
选择编译而非解释执行，是因为编译执行可以提供更高的性能和更好的可移植性。编译可以将源代码转换为机器码，具备直接执行的能力，而解释执行则需要源代码和解释器之间的交互，性能会受到影响。此外，编译后的机器码能够在不同的操作系统和硬件平台上运行，具有更广泛的可移植性。
3. 没有虚拟机的设计会对 Go 语言的开发带来什么优势？
没有虚拟机的设计给 Go 语言的开发带来了多方面的优势。首先，编译后的机器码可以直接在目标平台上执行，不会受到虚拟机的性能限制，具备更高的执行效率。其次，没有虚拟机也意味着更小的资源占用，可以更好地利用硬件资源。最后，去除了虚拟机层，编译后的程序更容易进行部署和分发，不需要额外的运行时环境。这些优势使得 Go 语言成为一门高效、可靠且易于部署的编程语言。
