Go言語

Google開発のシンプルで高速なコンパイル言語

Go言語とは

Goは2009年にGoogleが開発した静的型付けコンパイル言語です。シンプルな構文、高速なコンパイル、組み込みの並行処理機能が特徴。 Kubernetes、Docker、Terraform等、インフラツールの標準言語となっています。

Goの実行アーキテクチャ

main.go

ソースコード

→

go build

コンパイラ

→

バイナリ

シングルファイル

→

実行

依存なし

ポイント: Goは静的リンクでシングルバイナリを生成。実行環境にGoランタイムやライブラリのインストールが不要。 Dockerイメージも軽量化できる（scratch/distrolessベース）。

Goランタイムの構造

Goroutineスケジューラ

軽量スレッド（goroutine）をOSスレッドにマッピング。M:Nスケジューリング。

ガベージコレクタ

並行マーク＆スイープ。低レイテンシ重視。STW時間を最小化。

ネットワークポーラー

epoll/kqueueを抽象化。非同期I/Oを同期的に記述。

Goroutineと並行処理

Goroutineは軽量な並行処理の単位。 OSスレッド（数MB）と比べ、goroutineは約2KBで起動可能。数十万のgoroutineを同時に実行できる。

1 // Goroutineの基本
2 func main() {
3     // goキーワードで並行実行
4     go func() {
5         fmt.Println("Hello from goroutine")
6     }()
7 
8     // Channelで通信
9     ch := make(chan string)
10     go func() {
11         ch <- "message"  // 送信
12     }()
13     msg := <-ch  // 受信
14     fmt.Println(msg)
15 }
16 
17 // Worker Pool パターン
18 func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int) {
19     for j := range jobs {
20         results <- j * 2
21     }
22 }
23 
24 func main() {
25     jobs := make(chan int, 100)
26     results := make(chan int, 100)
27 
28     // 3つのworkerを起動
29     for w := 1; w <= 3; w++ {
30         go worker(w, jobs, results)
31     }
32 
33     // ジョブを投入
34     for j := 1; j <= 5; j++ {
35         jobs <- j
36     }
37     close(jobs)
38 
39     // 結果を収集
40     for a := 1; a <= 5; a++ {
41         <-results
42     }
43 }

Goの主要な特徴

シンプルな構文

キーワードは25個のみ。継承なし、ジェネリクスは1.18から限定的にサポート。「一つのことを一つの方法で」という設計思想。

高速なコンパイル

依存関係の解析が効率的で、大規模プロジェクトでも数秒でコンパイル完了。開発サイクルが速い。

クロスコンパイル

GOOS/GOARCHを指定するだけで異なるOS/アーキテクチャ向けにビルド可能。

1 # Linux向けにビルド（Mac上で）
2 GOOS=linux GOARCH=amd64 go build -o myapp-linux
3 
4 # Windows向け
5 GOOS=windows GOARCH=amd64 go build -o myapp.exe
6 
7 # ARM (Raspberry Pi等)
8 GOOS=linux GOARCH=arm64 go build -o myapp-arm

標準ライブラリ

HTTP、JSON、暗号化、テスト等、実用的な機能が標準で充実。外部依存を最小限に抑えられる。

エラーハンドリング

Goは例外（exception）を使わず、エラーを戻り値として返す設計。明示的なエラーチェックが必要だが、エラーの流れが明確。

1 // エラーは戻り値の最後
2 func readFile(path string) ([]byte, error) {
3     data, err := os.ReadFile(path)
4     if err != nil {
5         return nil, fmt.Errorf("failed to read %s: %w", path, err)
6     }
7     return data, nil
8 }
9 
10 // 呼び出し側で必ずチェック
11 func main() {
12     data, err := readFile("config.json")
13     if err != nil {
14         log.Fatal(err)
15     }
16     // dataを使用
17 }
18 
19 // Go 1.13以降: errors.Is, errors.As でエラー判定
20 if errors.Is(err, os.ErrNotExist) {
21     // ファイルが存在しない
22 }

SRE/インフラでの活用

CLIツール

kubectl, terraform, docker - シングルバイナリで配布が容易

Kubernetes関連

Operator開発、CRD、client-go - K8sエコシステムの標準

監視ツール

Prometheus, Grafana Agent - 高性能なメトリクス収集

API/マイクロサービス

低レイテンシ、高スループット、省メモリ

標準的なプロジェクト構成

1 myproject/
2 ├── cmd/
3 │   └── myapp/
4 │       └── main.go       # エントリーポイント
5 ├── internal/             # 内部パッケージ（外部からimport不可）
6 │   ├── handler/
7 │   └── service/
8 ├── pkg/                  # 公開パッケージ
9 │   └── client/
10 ├── api/                  # API定義（OpenAPI, Protocol Buffers）
11 ├── configs/              # 設定ファイル
12 ├── scripts/              # ビルド・デプロイスクリプト
13 ├── go.mod                # モジュール定義
14 ├── go.sum                # 依存関係のチェックサム
15 ├── Makefile
16 └── Dockerfile

1	// Goroutineの基本
2	func main() {
3	// goキーワードで並行実行
4	go func() {
5	fmt.Println("Hello from goroutine")
6	}()
7
8	// Channelで通信
9	ch := make(chan string)
10	go func() {
11	ch <- "message" // 送信
12	}()
13	msg := <-ch // 受信
14	fmt.Println(msg)
15	}
16
17	// Worker Pool パターン
18	func worker(id int, jobs <-chan int, results chan<- int) {
19	for j := range jobs {
20	results <- j * 2
21	}
22	}
23
24	func main() {
25	jobs := make(chan int, 100)
26	results := make(chan int, 100)
27
28	// 3つのworkerを起動
29	for w := 1; w <= 3; w++ {
30	go worker(w, jobs, results)
31	}
32
33	// ジョブを投入
34	for j := 1; j <= 5; j++ {
35	jobs <- j
36	}
37	close(jobs)
38
39	// 結果を収集
40	for a := 1; a <= 5; a++ {
41	<-results
42	}
43	}

1	# Linux向けにビルド（Mac上で）
2	GOOS=linux GOARCH=amd64 go build -o myapp-linux
3
4	# Windows向け
5	GOOS=windows GOARCH=amd64 go build -o myapp.exe
6
7	# ARM (Raspberry Pi等)
8	GOOS=linux GOARCH=arm64 go build -o myapp-arm

1	// エラーは戻り値の最後
2	func readFile(path string) ([]byte, error) {
3	data, err := os.ReadFile(path)
4	if err != nil {
5	return nil, fmt.Errorf("failed to read %s: %w", path, err)
6	}
7	return data, nil
8	}
9
10	// 呼び出し側で必ずチェック
11	func main() {
12	data, err := readFile("config.json")
13	if err != nil {
14	log.Fatal(err)
15	}
16	// dataを使用
17	}
18
19	// Go 1.13以降: errors.Is, errors.As でエラー判定
20	if errors.Is(err, os.ErrNotExist) {
21	// ファイルが存在しない
22	}

1	myproject/
2	├── cmd/
3	│ └── myapp/
4	│ └── main.go # エントリーポイント
5	├── internal/ # 内部パッケージ（外部からimport不可）
6	│ ├── handler/
7	│ └── service/
8	├── pkg/ # 公開パッケージ
9	│ └── client/
10	├── api/ # API定義（OpenAPI, Protocol Buffers）
11	├── configs/ # 設定ファイル
12	├── scripts/ # ビルド・デプロイスクリプト
13	├── go.mod # モジュール定義
14	├── go.sum # 依存関係のチェックサム
15	├── Makefile
16	└── Dockerfile