Question

2011 年 10 月在丹麦奥胡斯市召开的 GOTO 大会 2011 上，Google 公司发布了一种新的编程语言 Dart。

GOTO 大会每年都在奥胡斯市召开，这个活动曾经叫做 JAOO（Java and Object Oriented，Java 与面向对象），在欧洲算是首屈一指的技术大会。《代码重构》的作者马丁·福勒（Martin Fowler）、维基创始人沃德·坎宁安（Ward Cunningham）¹、“编程达人”大卫·托马斯（Dave Thomas）、C++ 创始人比雅尼·斯特劳斯特鲁普（Bjarne Stronstrup）²等著名的技术先驱都曾经作为演讲者在该大会上发表过演讲。

^{1 沃德 • 坎宁安（Ward Cunningham，1949— ）是一位美国计算机程序员，维基（Wiki）概念的发明者。}

^{2 比雅尼 • 斯特劳斯特鲁普（Bjarne Stroustrup，1950— ）是一位计算机科学家，C++ 的创始人，现任德克萨斯州 A&M 大学工程学院计算机科学首席教授。}

我自己也有两次登台演讲的经历，其中一次是在 2001 年。那个时候 Ruby on Rails 还没有诞生，可以说主办方的眼光十分敏锐。所有的演讲者都称赞大会的讲师阵容豪华、料理好吃，堪称“最棒的大会”。

其实，David Heinemeier Hansson ³也曾作为学生工作人员参加了 2001 年那次大会。传说，他是借在会后的饭局上跟我聊天的机会，对 Ruby 产生了兴趣，从而从 PHP 转到了 Ruby，之后在美国 37signals 公司开发出了 Ruby on Rails。

^{3 David Heinemeier Hansson（1979— ）是一位丹麦计算机程序员，Ruby on Rails 的创始人，在 Ruby 社区中常用名为 DHH。}

关于 JAOO 的题外话好像有点太多了。虽说对我个人来说这个大会给我留下了很深的印象，不过这个话题还是到此为止吧。下面我们回到主题，来讲讲 Dart。

为什么要推出 Dart ？

像“Dart 语言入门”这样的题材，不如还是留给别的杂志、图书和网站来做吧，在本书中，我们的介绍重点关注的是隐藏在 Dart 背后的“为什么”。当然，Google 公司并没有官方公布过推出 Dart 的意图，我也只是从声明以及语言设计规格中推测的。不过，即便是以这些有限的信息为出发点，却也得到了很多意外的收获。

那么，Google 公司到底为什么要开发和发布一种新的编程语言呢？像 Ruby 这样由一个人开始开发的语言，仅仅拥有对技术的兴趣，以“想做做看而已”这样的理由就足够成立了。但是 Google 公司作为一家世界上具有代表性的企业，用自己公司的名义来发布一种新的编程语言，我觉得其中一定另有深意。

况且，很多人都知道，在 Google 公司中有这样一条规定，公司内部的软件开发项目，只能使用 C/C++、Java、Python 和 JavaScript 这几种语言。之所以有这条规定，是因为所使用的语言种类越多，就需要雇佣越多精通这些语言的技术人员，而限制开发语言的种类，主要是从降低管理成本上来考虑的。软件开发是 Google 公司的生命线，先不站在技术人员兴趣的角度上来考虑，就从维系这一生命线需要管理大量的代码这个角度来看，毋庸置疑这是在公司经营层面上一个非常合理的判断。因此，虽然编程语言的开发在技术上非常吸引人，但 Google 也决不会草率地在自己公司里开发一种编程语言并发布出来。Google 不惜违背自己的规定而开发一种自己的编程语言，这背后到底有怎样的原因呢？

2009 年 Go 发布的时候，官方对于动机的解释是为了克服 C/C++ 的缺点。也就是说，Google 公司要开发的软件数量实在是太庞大了，像 C 语言这样设计古老的语言（诞生于 1972 年）便遇到了瓶颈，而 C++ 的设计由于考虑了和 C 语言之间的兼容性，因此也显得有些力不从心了。

因此，Google 公司的开发人员希望能够提供一种：

· 更现代

· 更安全

· 十分高速

的替代语言。的确，Go 在语言设计上保持了和 C 语言同等程度的高速性，同时还加入了简洁的面向对象功能、垃圾回收机制以及类型安全等特性。

进一步推测的话，像 Google 这样需要编写大量代码的公司，即便没有什么外部用户，光公司内部应该也可以保证足够多的使用者。虽然 Go 也曾在一段时间内并没有引起太大关注，但对 Google 公司来说应该也算不上是什么问题吧。

应该说，Dart 背后应该也隐藏着类似的动机，当然在这里需要被替换的语言成了 JavaScript。JavaScript 是美国原 Netscape Communications 公司作为其浏览器产品的内部语言而开发的，开发周期非常短。

JavaScript 的设计者布兰登·艾克（Brendan Eich）⁴曾在一次采访中说，JavaScript“几天就设计出来了”。从这样的出身来看，出乎意料，它还真算是一种做得不错的语言。但由于开发周期短，确实也存在着诸多不足。例如，开发周期短导致了语言规格和实现过于追求简单化，而程序员实际开发出的 JavaScript 代码则容易变得十分繁杂。

^{4 布兰登 • 艾克（Brendan Eich，1961— ）是一位计算机程序员，JavaScript 语言的创始人，现任 Mozilla 公司首席技术官（CTO）。}

在 Dart 发布前夕，曾经从 Google 公司内部泄露出了一份备忘录，内容如下⁵：

^{5 Google 公司对于这份备忘录的真伪没有做出官方表态。（原书注）}

· JavaScript 包含一些语言本质上的缺陷，这些缺陷无法通过对语言的改进来解决。因此，我们将对 JavaScript 的未来执行两个方面的战略。

· Harmony（低风险、低回报）：与 ECMAScript 标准规范小组 TC39 合作，继续努力对 JavaScript 进行改进。

· Dash ⁶（高风险、高回报）：在保持 JavaScript 动态性质的同时，开发一种更容易提升性能的、更容易开发适合大规模项目所需工具的新语言——Dash。

^{6 在这份备忘录中，Dart 被称为 Dash，应该是项目途中更改了名称。（原书注）}

关于执行这两方面战略的理由，这份备忘录给出了如下解释。首先，如果拘泥于 JavaScript，那么 Web 的发展就会发生停滞，从而就可能在与苹果公司的 iOS 等对手的竞争中失利。但反过来说，如果放弃 JavaScript 而只专注于 Dart，一旦 Dart 失败，则 JavaScript 的发展就会停滞，最坏的情况下甚至会危及 Google 公司在技术界的地位。因此，Google 才做出了这种“两手抓、两手都要硬”的决定。

对于这份备忘录，JavaScript 阵营，尤其是该语言的创始人布兰登·艾克回应说，性能和工具支持都不是什么大问题，即便是现在的 JavaScript 有一些缺陷，也是可以进行改善的。而且 JavaScript 的下一个版本 Harmony 中，已经对这些问题进行了一定程度的应对。

此外，JavaScript 目前受到的主要批判，如：

· 无法应对复杂的互联网应用程序

· 无法进行高速化

· 不支持多核 /GPU

· 无法修正

但这里面存在着一些误解，因此他们主张，今后还是应该专注于 JavaScript。而且，开发一种新的语言，可能会造成社区的分裂。

技术的正确与否，只能留给将来的历史去证明，我们在这里不去判断双方孰优孰劣，但至少我认为，他们双方的主张都具备各自的合理性。

下面，我们就来具体看一看 Dart 这个语言吧。

Dart 的设计目标

在 Dart 的主页 dartlang.org ⁷中，关于 Dart 的设计目标是这样说明的：

^{7 将“语言名称 +lang”作为官方网站域名，最早应该是我为 Ruby 创建的“}ruby-lang.org^{”。虽然没有证据证明 Google 是受了我的影响，但想象一下我的想法居然能够影响到 Google，就感觉到一种莫名的开心。（原书注）}

· 创造一种结构化而又十分灵活的 Web 开发语言。

· 要让 Dart 对程序员更加自然和友好，作为结果，将 Dart 设计成一种容易学习的语言。

· 构成 Dart 的全部语言机制都不应该对高速运行和快速启动产生妨碍。

· 要将 Dart 设计成一种能够适应一切 Web 相关设备的语言，包括手机、平板电脑、笔记本电脑、服务器等。

· 要在主流的现代浏览器上提供可以高速运行 Dart 的工具。

需要实现上述目标的 Web 开发者，所遇到的问题有下面这些：

· 小型脚本通常在没有实现结构化的情况下就成为了一个大型的 Web 应用程序，这样的应用程序很难进行调试和维护。而且，这种一整块的应用程序，无法由多个团队分担开发工作。Web 应用一旦变得巨大，就无法保证其开发效率。

· 能够快速编写代码的轻量化特性，是脚本语言受欢迎的原因。这样的语言中，一般来说，对应用程序模块间访问的约定（契约），并不是由语言本身来完成的，而是通过注释来表现的。结果，除了作者以外，要读懂代码并进行维护就变得非常困难。

· 现存的语言中，都要求开发者必须从静态类型和动态类型两者中选择一种。传统的静态类型语言都需要庞大的开发工具，编码风格上的制约也比较多，让人感觉缺少灵活性。

· 开发者无法在服务器和客户端上构建一个具备统一感的系统。node.js 和 Google Web Toolkit（GWT）是为数不多的例外。

· 多种语言和格式的混合，会导致繁杂的“上下文切换”问题，增加了开发的复杂性。

原来如此。作为动态语言的信奉者，我无法完全同意这些观点，不过我想就算我不说，大家也应该能理解的吧。那么，既然意识到这些问题的存在，为了实现所设定的目标，Google 公司又将 Dart 设计成了怎样一种语言呢？

代码示例

首先，我们来看一段 dartlang.org 上面的示例程序（图 1）。这个，嗯，怎么说呢，感觉和 Java 很像啊。

interface Shape {
 num perimeter();
}

class Rectangle implements Shape {
 final num height, width;
 Rectangle(num this.height, num this.width);
 num perimeter() => 2*height + 2*width;
}
class Square extends Rectangle {
 Square(num size) : super(size, size);
}

图 1 Dart 示例程序（1）

不过，仔细看看就会发现还是有很多不同的。例如数值类型叫做 num，还有构造方法的编写十分简洁，方法定义有其他形式等。此外，super 的用法和 Java 也有些区别，不指定方法名这样的形式又有点像 Ruby。

我们再来看另外一段示例程序（图 2）。这次好像风格变得有点不一样了。

main() {
 var name = 'World';
 print('Hello, ${name}!');
}

图 2 Dart 示例程序（2）

怎么样？是不是感觉和 Java 有点相似，但又比 Java 要简洁？说起和 Java 语法相似的脚本语言，让我想起了 Groovy ⁸。Dart 作为 JavaScript 的后继者，试图对简洁的编程提供支持，大家是否从中感觉到了呢？用“$”将表达式嵌入到字符串中，这一点倒是很有脚本语言的风格。Ruby 也差不多，只不过用的是“#”而不是“$”。哦对了，Groovy 也是用“$”在字符串中嵌入表达式的。

^{8 Groovy 是一种 Java 平台上的面向对象编程语言，发布于 2003 年。它是一种动态语言，可以作为 Java 平台上的脚本语言来使用。}

Dart 中无需显式指定类型，程序以 main 方法作为起点。Dart 最大的特征就在于其类型声明是可以省略的。关于这种“非强制性静态类型”的机制，我们稍后会详细进行探讨。

下面我们来创建一个类（图 3）。这次又很像 Groovy 的风格呢。这个程序很简单，就是创建一个类，并调用它的方法，好像没有什么讲解的必要呢。

class Greeter {
 var prefix = 'Hello,';

 greet(name) {
   print('$prefix $name');
 }
}

main() {
 var greeter = new Greeter();
 greeter.greet("Class!");
}

图 3 Dart 示例程序（3）

Dart 中可以创建多个构造方法。那么，我们来定义一个指定问候词的构造方法吧（图 4）。深受 Ruby 毒害的人肯定会说，这种功能用类方法来实现不就好了嘛。

class Greeter {
 var prefix = 'Hello,';

 Greeter();
 Greeter.withPrefix(this.prefix);
 greet(name) {
   print('$prefix $name');
 }
}

main() {
 var greeter = new Greeter.withPrefix('Howdy,');
 greeter.greet("Class!");
}

图 4 Dart 示例程序（4）

Dart 的实例变量默认是公有（public）的，可以从外部进行访问。因此：

greeter.prefix = "Goodbye"

就可以改写实例变量了。如果不希望公开实例变量的话，就需要将实例变量声明为私有（private）。此外，为了对属性访问进行抽象化，还可以定义 setter 和 getter 方法。如果将图 3 的程序修改一下，将 prefix 私有化并用 setter 和 getter 进行封装，就变成了图 5 的样子。

class Greeter {
 String _prefix = 'Hello,';            // Hidden instance variable.
 String get prefix() => _prefix;       // Getter for prefix.
 void set prefix(String value) {      // Setter for prefix.
   if (value == null) value = "";
   if (value.length > 20) throw 'Prefix too long!';
   _prefix = value;
 }

 greet(name) {
   print('$prefix $name');
 }
}

main() {
 var greeter = new Greeter();
 greeter.prefix = 'Howdy,';           // Set prefix.
 greeter.greet('setter!');
}

图 5 Dart 示例程序（5）

首先，名字以“_”开头的变量是私有的。私有的实例变量无法从外部进行访问。setter 和 getter 是在方法名前面分别加上 set 和 get。在 Dart 中，setter/getter 和一般的方法是有明确区分的，因此无法定义和 setter/getter 重名的方法，此外，也无法在子类中重写这一类方法。

最后我们来简单说明一下泛型。拥有静态类型的语言，必然需要带参数的类型。因此，Dart 也理所当然地具有泛型。

在静态类型语言中，通过是否拥有带参数的类型，就能看出在语言设计的时候对于类型进行了何种程度的考量。这让人想起，早期的 Java 和 C++ 都没有泛型和模板类呢。话说回来，考虑到那些语言出现的时间，一定程度上说，这也许是没办法的事吧。

在这里我想为 Java 平反一下。Java 其实在早期就探讨过引入带参数类型，但考虑到当时带参数类型还处于研究水平，恐怕很难在设计规格上达成一致。因此，在早期的规格中就放弃了这个功能。

那么，作为现代的静态类型语言，Dart 也采用了泛型。我们在前面的示例中，尝试用了一下泛型，虽然有些牵强。在图 6 中，我们使用 List<Greeter> 来存放多个 Greeter 类。当然，由于在 Dart 中类型声明是非强制的，因此在这里用 var 程序也一样可以正常运行。

class Greeter {
 var name;
 Greeter(this.name);
 greet() {
   print('Hello ${name}.');
 }
}

main() {
 List<Greeter> greeters = ［new Greeter("you"),new Greeter("me")］;
 for (var g in greeters) g.greet();
}

图 6 Dart 的示例程序（6）

Dart 的特征

刚才我们对 Dart 进行了快速的了解。Dart（目前）并不是一种规格规模很大的语言，但以这点篇幅也不可能涵盖其全部特性，不过至少大家能对它的基本风格有所了解了吧。

因此，Dart 的特征，尤其是和 JavaScript 进行比较的话，我认为比较重要的应该是：

· 基于类的对象系统

· 非强制性静态类型

当然，除此之外还有其他一些细微的差异，但如果说 Dart 和 JavaScript 之间决定性的差异的话，我想非上述两点莫属了。

基于类的对象系统

在 JavaScript 中，对象的实现基本上是用散列表（hash table）的方式。JavaScript 中，除了数值和字符串，几乎所有的数据都是对象（散列表）或者函数（函数对象），也就是说，基本上是用这两种数据结构来“以不变应万变”。

散列表的数据取出访问数量级为 O(1) ⁹，无论表的大小如何，都能以一定的速度来取出数据，是一种很优秀的数据结构。但遗憾的是，与直接访问数组和结构体相比，无论是数据的取出还是更新，所需的时间都要长得多。

^{9 在算法中，}O⁽N^)（大 O ^{记法）表示在最坏的情况下，一种算法的性能与其对象数据量之间的关系。}O^{(1) 表示算法性能与数据量无关，即数据量的大小不影响该算法的性能。更多关于大} O ^{记法的解释请参见 4.1 节中的相关内容。}

在以 Google Chrome 内置的 v8 为代表的现代 JavaScript 引擎中，作为优化的一部分，在满足一定条件的情况下，会将对象以结构体的方式来实现。然而，Dart 天生就具备基于类的对象系统，因此不需要进行这种不自然的优化行为。作为结果，以简单的引擎来实现高性能，这一点是非常值得期待的。

话说，JavaScript 在下一个版本 Harmony 中也采用了基于类的对象系统。虽说这样一来，JavaScript 方面会面临着和原有版本的兼容性问题，但可以想象，今后 Dart 的优势将逐渐被削弱。

非强制性静态类型

Dart 最大的特征莫过于非强制性静态类型了。由于类型的描述和程序本身的逻辑没有直接关系，因此有很多人觉得类型是十分繁琐的，但类型也并非一无是处。首先，虽然类型信息与程序逻辑没有直接关系，但属于重要的附属信息。通过类型的矛盾，经常可以检查出程序的错误。虽说程序中的类型信息没有矛盾，这并不代表程序就没有错误，但至少有相当多的错误，是可以通过类型信息由机器检查出来的。

此外，通过在程序中附加类型信息，使得在编译时可以用来进行优化的信息增加，就更有可能生成出高品质和高性能的代码。进一步说，IDE 等工具的自动完成等辅助功能，也可以帮助更好地利用类型信息。

静态类型有如此多的好处，但另一方面，小规模的程序中如果强制对类型信息进行描述的话，类型信息所占的比例就会相当大，从而使得程序逻辑的本质被埋没，也会消磨开发的欲望。

为了解决这个矛盾，某些语言采用了类型推导（type inference）机制，而 Dart 则是采用了“非强制性（可省略）静态类型”（optional typing）的方法。在 Dart 中，没有指定类型的变量和表达式会被当做 Dynamic 型，其类型检查在运行时完成。

采用非强制性系统的语言并非只有 Dart，这些语言最大的问题在于，如果类型信息是非强制性（可省略）的，在运行过程中类型信息就会逐渐减少，导致可进行类型检查的范围不断缩小。结果，在编译时可以发现错误这一静态类型所具备的优势就没了一半。此外，随着类型信息的减少，能够用于优化的信息也同时减少，从这一点上来说也有点得不偿失。

基于这些问题，Dart 进行了大胆的突破。也就是说，Dart 是类似 JavaScript 这样，在语言本质层面不具备类型信息的动态语言，而静态类型信息仅仅是作为辅助地位而存在的。在 Dart 的语言规格中，明确记载了 Dart 具备完全不进行类型检查的工作模式。也就是说，在没有显式打开类型检查器的情况下，例如：

num n = "abc";

这样的程序是完全可以正常运行的。

大概很多人会问，这样到底有什么好处呢？说实话，我也有同样的疑问。

我就大胆推测一下，如果使用了带类型信息的库，IDE 等的自动完成功能已经十分有效，而且程序中也会进行一定程度的类型检查，这是其一。另外，随着自己所开发的程序规模逐渐扩大，可以阶段性地增加静态类型信息，从而同时享受了动态类型和静态类型双方的优点。

这样一说的话好像也能说得通，但与此同时，我还是会对这种机制是否能够成功表示怀疑。

Dart 的未来

那么，在这样的背景下诞生的 Dart，今后会不会普及呢？

个人认为，Dart 的未来还真不能说有多么光明。理由有很多，首先一个就是期望与现实的差距。

一种编程语言并不是有了语言的引擎就算完成了，而是必须在这种语言得以立足的库、框架、应用程序等“生态圈”成熟起来之后，其价值才真正开始体现。而要走到这一步，需要花上很多年的时间。Dart 诞生在 Google 公司这样的名门中，天生就被赋予了很大的期望，但要想实际建立起自己的生态圈，并成为一种可用的语言，所要花费的时间并不会和其他语言有什么不同。Dart 是否能够忍受住期望和现实之间的差距，目前还是未知数。

此外，Dart 当初的目标是为了打倒 JavaScript，但它的对手拥有大量的用户、社区和应用程序，作为新手的 Dart（尽管有 Google 公司作为后盾）却仿佛赤手空拳一般。基于类的对象系统也好，非强制性静态类型也好，虽然都是不错的概念，但这些是否具备足够的独创性和魅力，来弥补前面所说的压倒性劣势呢？我只能表示怀疑。还有，在 Dart 实用化之前，JavaScript 也一定会完成进一步的进化，战斗的形势十分严峻。

话说回来，编程语言是一种“10 年也就幼儿园小孩水平”的耐久型领域，未来的事谁都无法预测，我们只能继续关注 Dart 的发展了。