减少类型层次

## 介绍 我发现许多面向对象的编程语言（如 C ＃和 Java）的开发人员转向 Go 语言。 由于这些开发人员已接受过使用类型层次结构的培训，因此他们在 Go 中使用相同的模式是有道理的。 但是 Go 语言的某些方面，不允许类型层次结构提供与其他面向对象编程语言相同的功能级别。 具体来说，Go 中不存在基类和子类的概念，因此类重用需要不同的思维方式。 在这篇文章中，我将展示为什么类型层次结构在 Go 语言中使用，并不总是最佳模式。 我将解释为什么将具体类型组合在一起最好的办法，是通过共同的行为，而不是通过共同的状态。 我将展示如何利用接口来分组和解耦具体类型，最后，我将提供一些关于声明类型的指南。 ## 第一部分 让我们从一个程序开始，正如我经常看到那些试图学习 Go 的人也是这样。 该程序使用传统的类型层次结构模式，这种模式在面向对象的程序中很常见。 https://play.golang.org/p/ZNWmyoj55W ### 清单 1 ```go 01 package main 02 03 import "fmt" 04 05 //Animal 包含动物的所有基本领域。 06 type Animal struct { 07 Name string 08 IsMammal bool 09 } 10 11 // Speak 为所有动物提供如何说话的通用行为。 13 func (a Animal) Speak() { 14 fmt.Println("UGH!", 15 "My name is", a.Name, 16 ", it is", a.IsMammal, 17 "I am a mammal") 18 } ``` 在清单 1 中，我们看到了传统面向对象程序的开始。 在第 06 行，我们有具体类型 Animal 的声明，它有两个字段，Name 和 IsMammal。 然后在第 13 行，我们有一个名为 Speak 的方法，允许动物说话。 由于 Animal 是所有动物的基础类型，因此 Speak 方法的实现是通用的，任何超出此基础状态的指定动物就不好使用了。 ### 清单 2 ```go 20 // Dog 包含 Animal 的所有，但只包含 Dog 的特定属性。 22 type Dog struct { 23 Animal 24 PackFactor int 25 } 26 27 // Speak 知道如何像狗一样叫 28 func (d Dog) Speak() { 29 fmt.Println("Woof!", 30 "My name is", d.Name, 31 ", it is", d.IsMammal, 32 "I am a mammal with a pack factor of", d.PackFactor) 33 } ``` 清单 2 声明了一个名为 Dog 的新具体类型，它嵌入了一个类型为 Animal 的值，并且具有一个名为 PackFactor 的唯一字段。 我们看到使用组合来重用 Animal 类型的字段和方法。 在这种情况下，组合在类型重用方面提供了一些与继承相同的好处。 Dog 类型还实现了自己的 Speak 方法版本，允许 Dog 像狗一样吠叫。 此方法重写了实现 Animal 类型的 Speak 方法。 ### 清单 3 ```go 35 // Cat 有 Animal 的所有方法，但特殊的方法只有 Cat 有 37 type Cat struct { 38 Animal 39 ClimbFactor int 40 } 41 42 // Speak 知道如何像猫一样叫 43 func (c Cat) Speak() { 44 fmt.Println("Meow!", 45 "My name is", c.Name, 46 ", it is", c.IsMammal, 47 "I am a mammal with a climb factor of", c.ClimbFactor) ``` 接下来，我们在清单 3 中有第三个具体类型，叫做 Cat。它还嵌入了一个类型为 Animal 的值，并且有一个名为 ClimbFactor 的字段。 出于同样的原因，我们再次看到组合物的使用，并且 Cat 有一种名为 Speak 的方法，允许 Cat 像猫一样喵喵叫。 同样，此方法重写了实现 Animal 类型的 Speak 方法。 ### 清单 4 ```go 50 func main() { 51 52 // 通过初始化 Animal 的部分 , 然后初始化其特定 Dog 属性来创建 Dog 54 d := Dog{ 55 Animal: Animal{ 56 Name: "Fido", 57 IsMammal: true, 58 }, 59 PackFactor: 5, 60 } 61 62 // 通过初始化 Animal 的部分 , 然后初始化其特定 Cat 属性来创建 Cat 64 c := Cat{ 65 Animal: Animal{ 66 Name: "Milo", 67 IsMammal: true, 68 }, 69 ClimbFactor: 4, 70 } 71 72 // Have the Dog and Cat speak. 73 d.Speak() 74 c.Speak() 75 } ``` 在清单 4 中，我们将主要功能放在一起。 在第 54 行，我们使用字面结构体，创建 Dog 类型的值，并初始化嵌入的 Animal 值和 PackFactor 字段。 在第 64 行，我们使用字面结构体创建 Cat 类型的值，并初始化嵌入的 Animal 值和 ClimbFactor 字段。 然后，最后，我们在第 73 行和第 74 行给 Dog 和 Cat 值调用 Speak 方法。 这适用于 Go 语言，您可以看到嵌入类型的使用如何提供熟悉的类型层次结构功能。 然而，在 Go 语言中执行此操作存在一些缺陷，原因之一是 Go 不支持子类型的概念。 这意味着您不能像在其他面向对象的语言中那样使用 Animal 类型作为基类型。 重要的是要理解，在 Go 语言中，Dog 和 Cat 类型不能用作 Animal 类型的值。 我们所拥有的是为 Dog 和 Cat 类型嵌入了 Animal 类型的值。 您不能将 Dog 或 Cat 传递给任何接受 Animal 类型值的函数。 这也意味着无法通过 Animal 类型在同一列表中将一组 Cat 和 Dog 值组合在一起。 ### 清单 5 ```go // 尝试使用 Animal 作为基类 animals := []Animal{ Dog{} Cat{}, } : cannot use Dog literal (type Dog) as type Animal in array or slice literal ：在数组或列表中不能使用 Dog 类作为 Animal 类 : cannot use Cat literal (type Cat) as type Animal in array or slice literal ：在数组或列表中不能使用 Cat 类作为 Animal 类 ``` 清单 5 显示了当您尝试将 Animal 类型用作传统面向对象方式的基类时，Go 语言中发生的情况。 编译器非常清楚 Dog 和 Cat 类不能用作 Animal 类。 在这种情况下，Animal 类型和类型层次结构的使用并没有为我们提供任何实际价值。 我认为它正在引领我们走上一条不可读，不简单，适应性不强的代码之路。 ## 第二部分 在 Go 语言中编码时，尽量避免使用这些类型层次结构来促进共同状态的思想，并考虑共同行为。 如果我们考虑他们展示的共同行为，我们可以将一组狗和猫的值分组。 在这种情况下，Speak 有一个共同的行为。 让我们看看这段代码的另一个实现，它关注行为。 [https://play.golang.org/p/6aLyTOTIj_](https://play.golang.org/p/6aLyTOTIj_) ### 清单 6： ```go 01 package main 02 03 import "fmt" 04 05 // 如果他们想成为这个群体的一部分， 06 // 扬声器为所有具体类型提供了一个共同的行为， 07 // 这是这些具体类型的约定。 08 type Speaker interface { 09 Speak() 10 } ``` 新程序从清单 6 开始，我们在第 08 行添加了一个名为 Speaker 的新类型。这不是我们之前声明的结构体类型的具体类型。 这是一种接口类型，它声明了一个行为约定，它允许我们对一组实现 Speak 方法的不同具体类型进行分组和处理。 ### 清单 7： ```go 12 // Dog 结构体包含 Dog 需要的一切 13 type Dog struct { 14 Name string 15 IsMammal bool 16 PackFactor int 17 } 18 19 // Speak 知道如何像狗一样叫 20 // 这使得 Dog 现在成为了解如何说话的一组具体类型的一部分。 21 22 func (d Dog) Speak() { 23 fmt.Println("Woof!", 24 "My name is", d.Name, 25 ", it is", d.IsMammal, 26 "I am a mammal with a pack factor of", d.PackFactor) 27 } 28 29 // Cat 结构体包含 Cat 需要的一切 30 type Cat struct { 31 Name string 32 IsMammal bool 33 ClimbFactor int 34 } 35 36 // Speak 知道怎样像猫一样叫 37 // 这使得 Cat 现在成为了解如何说话的一组具体类型的一部分。 38 39 func (c Cat) Speak() { 40 fmt.Println("Meow!", 41 "My name is", c.Name, 42 ", it is", c.IsMammal, 43 "I am a mammal with a climb factor of", c.ClimbFactor) 44 } ``` 在清单 7 中，我们再次声明了具体类型的狗和猫。 此代码删除 Animal 类型并将这些公共字段直接复制到 Dog 和 Cat 中。 我们为什么那么做？ + Animal 类型提供了可重用状态的抽象层。 + 该程序从不需要创建或仅使用 Animal 类型的值。 + Animal 类型的 Speak 方法的实现是一种概括。 以下是有关声明类型的一些指导原则 + 声明类型表示新的或独特的事物。 + 验证是否自己创建或使用任何类型的值。 + 嵌入类型以重用您需要满足的现有行为。 + 作为现有类型的别名或抽象的问题类型。 + 其唯一目的是分享共同状态的问题类型。 让我们现在来看一下主函数 main ### 清单 8 ```go 46 func main() { 47 48 // 创建一个知道如何说话的动物列表 49 speakers := []Speaker{ 50 51 // 通过初始化其 Animal 部分，然后初始化其特定的 Dog 属性来创建一个 52 // Dog。 53 Dog{ 54 Name: "Fido", 55 IsMammal: true, 56 PackFactor: 5, 57 }, 58 59 // 通过初始化其 Animal 部分，然后初始化其特定的 Dog 属性来创建 60 // 一个 Cat 61 Cat{ 62 Name: "Milo", 63 IsMammal: true, 64 ClimbFactor: 4, 65 }, 66 } 67 68 // 让 Animal 叫 69 for _, spkr := range speakers { 70 spkr.Speak() 71 } 72 } ``` 在清单 8 的第 49 行，我们创建了一个 Speaker 接口值列表，以便在其常见行为下将 Dog 和 Cat 值组合在一起。 我们在第 53 行创建了 Dog 类型的值，在第 61 行创建了 Cat 类型的值。最后在第 69-71 行，我们迭代了 Speaker 接口值的列表并让 Dog 和 Cat 说话。 关于我们所做的改变的一些最终想法： + 我们不需要基类或类型层次结构来将具体类型值组合在一起。 + 接口允许我们创建一个不同具体类型值的切片，并通过它们的共同行为来处理这些值。 + 我们通过不声明一个从未被程序单独使用过的类型，来消除类型污染。 ## 总结 Go 语言中的组合还有很多，但这是对使用类型层次结构的问题的初步理解。 每条规则总是有例外情况，但请务必遵循这些指导原则，直到您足够了解做出异常的权衡。 要了解有关此文章所涉及的构图和其他主题的更多信息，请查看以下其他博文： [Exported/Unexported Identifiers In Go](https://www.ardanlabs.com/blog/2014/03/exportedunexported-identifiers-in-go.html) [Methods Interfaces And Embedded Types](https://www.ardanlabs.com/blog/2014/05/methods-interfaces-and-embedded-types.html) [Object Oriented Mechanics In Go](https://www.ardanlabs.com/blog/2015/03/object-oriented-programming-mechanics.html) [Composition With Go](https://www.ardanlabs.com/blog/2015/09/composition-with-go.html) ## 鸣谢 以下是社区的一些朋友，我想感谢他们花时间审阅帖子并提供反馈。 Daniel Vaughan, Ted Young, Antonio Troina, Adam Straughan, Kaveh Shahbazian, Daniel Whitenack, Todd Rafferty