前言
Go,毫无疑问已经成为主流服务端开发语言之一,但它的类型特性却少的可怜,仅支持 structural subtyping。在 TIOBE 排名前二十的语言中,不管是上古语言 Java, 还是 2010 年之后出现的新语言 Rust/Julia 等,都支持至少三种类型特性,对此社区抱怨很多,另外还有它的错误处理方式,以及在 Go1.11 版本才解决的依赖管理等问题。在最近的 GopherCon2018 上,官方放出了解决这些问题的草案 (draft),这些内容还没有成为正式的提案 (proposal), 只是先发出来供大家讨论,最终会形成正式提案并被逐步引入到后续的版本中。此次放出的草案,集中讨论了三个问题,泛型 / 错误处理 / 错误值。
泛型
泛型是复用逻辑的一个有效手段,在 2016 和 2017 年的 Go 语言调查中,泛型都列在最迫切的需求之首,在 Go1.0 release 之后 Go team 就已经开始探索如何引入泛型,但同时要保持 Go 的简洁性 (开发者喜爱 Go 的主要原因之一),之前的几种实现方式都存在严重的问题,被废弃掉了,所以进展并不算快,甚至导致部分人误解为 Go team 并不打算引入泛型。现在,最新的草案经过半年的讨论和优化,已经确认可行 (could work),我们期待已久的泛型几乎是板上钉钉的事情了,那么 Go 的泛型大概长什么样?
在没有泛型的情况下,通过 interface{}
是可以解决部分问题的,比如 ring
的实现,但这种方法只适合用在数据容器里, 且需要做类型转换。当我们需要实现一个通用的函数时,就做不到了,例如实现一个函数,其返回传入的 map 的 key:
package main
import "fmt"
func Keys(m map[interface{}]interface{}) []interface{} {
keys := make([]interface{}, 0)
for k, _ := range m {
keys = append(keys, k)
}
return keys
}
func main() {
m := make(map[string]string, 1)
m["demo"] = "data"
fmt.Println(Keys(m))
}
这样写连编译都通过不了,因为类型不匹配。那么参考其他支持泛型的语言的语法,可以这样写:
package main
import "fmt"
func Keys<K, V>(m map[K]V) []K {
keys := make([]K, 0)
for k, _ := range m {
keys = append(keys, k)
}
return keys
}
func main() {
m := make(map[string]string, 1)
m["demo"] = "data"
fmt.Println(Keys(m))
}
但是这种写法是有缺陷的,假设 append 函数并不支持 string 类型,就可能会出现编译错误。我们可以看下其他语言的做法:
// rust
fn print_g<T: Graph>(g : T) {
println!("graph area {}", g.area());
}
Rust 在声明 T 的时候,限定了入参的类型,即入参 g 必须是 Graph 的子类。和 Rust 的 nominal subtyping 不同,Go 属于 structural subtyping,没有显式的类型关系声明,因此不能使用此种方式。Go 在草案中引入了 contract
来解决这个问题,语法类似于函数, 写法更复杂,但表达能力比 Rust 要更强:
// comparable contract
contract Equal(t T) {
t == t
}
// addable contract
contract Addable(t T) {
t + t
}
上述代码分别约束了 T 必须是可比较的 (comparable),必须是能做加法运算(addable) 的。使用方式很简单, 定义函数的时候加上约束即可:
func Sum(type T Addable(T))(x []T) T {
var total T
for _, v := range x {
total += v
}
return total
}
var x []int
total := Sum(int)(x)
得益于类型推断,在调用 Sum 时可以简写成:
total := Sum(x)
contract 在使用时,如果参数是一一对应的 (可推断), 也可以省略参数:
func Sum(type T Addable)(x []T) T {
var total T
for _, v := range x {
total += v
}
return total
}
不可推断时就需要指明该 contract 是用来约束谁的:
func Keys(type K, V Equal(K))(m map[K]V) []K {
...
}
当然,下面的写法也可以推断,最终如何就看 Go team 的抉择了:
func Keys(type K Equal, V)(m map[K]V) []K {
...
}
关于实现方面的内容,这里不再讨论,留给高手吧。官方开通了反馈渠道,可以去提意见,对于我来说,唯一不满意的地方是显式的 type
关键字, 可能是为了方便和后边的函数参数相区分吧。
错误处理
健壮的程序需要大量的错误处理逻辑,在极端情况下,错误处理逻辑甚至比业务逻辑还要多,那么更简洁有效的错误处理语法是我们所追求的。
先看下目前 Go 的错误处理方式,一个拷贝文件的例子:
func CopyFile(src, dst string) error {
r, err := os.Open(src)
if err != nil {
return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
}
defer r.Close()
w, err := os.Create(dst)
if err != nil {
return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
}
if _, err := io.Copy(w, r); err != nil {
w.Close()
os.Remove(dst)
return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
}
if err := w.Close(); err != nil {
os.Remove(dst)
return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
}
}
上述代码中,错误处理的代码占了总代码量的接近 50%!
Go 的 assignment-and-if-statement
错误处理语句是罪魁祸首,草案引入了 check
表达式来代替:
r := check os.Open(src)
但这只代替了赋值表达式和 if 语句,从之前的例子中我们可以看到,有四行完全相同的代码:
return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
它是可以被统一处理的, 于是 Go 在引入 check
的同时引入了 handle
语句:
handle err {
return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
}
修改后的代码为:
func CopyFile(src, dst string) error {
handle err {
return fmt.Errorf("copy %s %s: %v", src, dst, err)
}
r := check os.Open(src)
defer r.Close()
w := check os.Create(dst)
handle err {
w.Close()
os.Remove(dst) // (only if a check fails)
}
check io.Copy(w, r)
check w.Close()
return nil
}
check 失败后,先被执行最里层的 (inner most) 的 handler,接着被上一个(按照语法顺序)handler 处理,直到 handler 执行了 return
语句。
Go team 对该草案的期望是能够减少错误处理的代码量, 且兼容之前的错误处理方式, 要求不算高,这个设计也算能接受吧。
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错误值
Go 的错误值目前存在两个问题。一,错误链 (栈) 没有被很好地表达;二,缺少更丰富的错误输出方式。在该草案之前,已经有不少第三方的 package 实现了这些功能,现在要进行标准化。目前,对于多调用层级的错误,我们使用 fmt.Errorf 或者自定义的 Error 来包裹它:
package main
import (
"fmt"
"io"
)
type RpcError struct {
Line uint
}
func (s *RpcError) Error() string {
return fmt.Sprintf("(%d): no route to the remote address", s.Line)
}
func fn3() error {
return io.EOF
}
func fn2() error {
if err := fn3(); err != nil {
return &RpcError{Line: 12}
}
return nil
}
func fn1() error {
if err := fn2(); err != nil {
return fmt.Errorf("call fn2 failed, %s", err)
}
return nil
}
func main() {
if err := fn1(); err != nil {
fmt.Println(err)
}
}
此程序的输出为:
call fn2 failed, (12): no route to the remote address
很明显的问题是,我们在 main 函数里对 error 进行处理的时候不能进行类型判断, 比如使用 if 语句判断:
if err == io.EOF { ... }
或者进行类型断言:
if pe, ok := err.(*os.PathError); ok { ... pe.Path ... }
它是一个 RpcError 还是 io.EOF? 无从知晓。一大串的错误信息,人类可以很好地理解,但对于程序代码来说就很困难。
error inspection
草案引入了一个 error wrapper 来包裹错误链, 它相当于一个指针,将错误栈链接起来:
package errors
// A Wrapper is an error implementation
// wrapping context around another error.
type Wrapper interface {
// Unwrap returns the next error in the error chain.
// If there is no next error, Unwrap returns nil.
Unwrap() error
}
每个层级的 error 都实现这个 wrapper,这样在 main 函数里,我们可以通过 err.Unwrap() 来获取下一个层级的 error。另外,草案引入了两个函数来简化这个过程:
// Is reports whether err or any of the errors in its chain is equal to target.
func Is(err, target error) bool
// As checks whether err or any of the errors in its chain is a value of type E.
// If so, it returns the discovered value of type E, with ok set to true.
// If not, it returns the zero value of type E, with ok set to false.
func As(type E)(err error) (e E, ok bool)
error formatting
有时候我们需要将错误信息分类,因为某些情况下你需要所有的信息,某些情况下只需要部分信息,因此草案引入了一个 interface:
package errors
type Formatter interface {
Format(p Printer) (next error)
}
error 类型可以实现 Format 函数来打印更详细的信息:
func (e *WriteError) Format(p errors.Printer) (next error) {
p.Printf("write %s database", e.Database)
if p.Detail() {
p.Printf("more detail here")
}
return e.Err
}
func (e *WriteError) Error() string { return fmt.Sprint(e) }
在你使用 fmt.Println("%+v", err)
打印错误信息时,它会调用 Format 函数。
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