源码学啥子嘛?接口、组合

谢伟 · · 809 次点击 · · 开始浏览    
这是一个创建于 的文章,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

大家好,我叫谢伟,是一名程序员。

今天的主题:面向接口、组合编程。

作为程序员,都希望编写通用、可扩展的代码,通常这些知识靠的都是依靠设计模式进行指导开发。比如说面向对象的特性:封装、抽象、多态、继承。

要编写更通用的代码,一方面需要靠足够时间砸出来,一方面也需要自己实践摸索。编写代码过程中要时刻在脑中形成清单:

  • 编写可读的代码
  • 编写符合设计模式的代码

在 Go 中如何编写更通用的代码?

一是接口,二是组合。

Go 中没有继承的概念,摒除了”继承“可能导致层级过多的弊端,转而推荐使用组合的形式,达到”继承“的效果。

举个简单的示例:


type Languager interface {
	Can(string) string
}

type Someone struct {
	Language string
}

func (s Someone) Can(name string) string {
	return fmt.Sprintf("%s can program with %s", name, s.Language)
}

func Program(L Languager, name string) {
	log.Println(L.Can(name))
}


func main() {
	b := Someone{Language: "go"}
	Program(b, "谢谢")

}
>>2019/12/26 11:10:55 谢谢 can program with go
复制代码

定义了一个接口:Languager 具备 Can 这个方法, Someone 结构体存在 Can 这个方法(参数、返回值一致),我们就说:Someone 实现了 Languager 接口。

接口是一系列“协议”的组合,描述其具备的抽象的能力,具体的实现依靠的是结构体具体的方法。

type OtherOne struct {
	Speaker string
}

func (o OtherOne) Can(name string) string {
	return fmt.Sprintf("%s can speake %s", name, o.Speaker)
}

func main(){
	b := Someone{Language: "go"}
	Program(b, "谢谢")
	o := OtherOne{Speaker: "English"}
	Program(o, "不客气")
}
>>2019/12/26 11:24:39 谢谢 can program with go
>>2019/12/26 11:24:39 不客气 can speake English

复制代码

Someone 真实的方法(Can)是描述在"编程"层面的,OtherOne 真实的方法(Can)是描述其在"语言"层面的。但都是一种能力的描述,两者都实现了 Languager 接口。

聚焦在“编程”层面的示例,编程语言有多种,那么你觉得是设计比较全而统一的接口好?还是设计职责单一的接口好?

选择职责单一的设计方法

有句话怎么说的来着?什么都想要,什么都得不到。

type Gopher interface {
	Program(string) string
}

type Student struct {
	Name string
}

func (S Student) Program(language string) string {
	return fmt.Sprintf("%s 会写 %s,叫他 Gopher。", S.Name, language)
}

func Go(body Gopher) {
	log.Println(body.Program("Go"))
}

type PHPer interface {
	Do(string) string
}

type Teacher struct {
	Name string
}

func (T Teacher) Do(language string) string {
	return fmt.Sprintf("%s 会教 %s,叫他 PHPer。", T.Name, language)
}

func Php(body PHPer) {
	log.Println(body.Do("Php"))
}

type Pythoner interface {
	Run(string) string
}

type Roommate struct {
	Name string
}

func (R Roommate) Run(language string) string {
	return fmt.Sprintf("%s 会学 %s,叫她 Pythoner。", R.Name, language)
}

func Python(body Pythoner) {
	log.Println(body.Run("Python"))
}

func main(){
	s := Student{Name: "谢小路"}
	t := Teacher{Name: "谢小人"}
	r := Roommate{Name: "谢小甲"}

	Go(s)
	Php(t)
	Python(r)
}
>>2019/12/26 12:19:36 谢小路 会写 Go,叫他 Gopher。
>>2019/12/26 12:19:36 谢小人 会教 Php,叫他 PHPer。
>>2019/12/26 12:19:36 谢小甲 会学 Python,叫她 Pythoner。

复制代码

多种能力的组合:

type Gopher interface {
	Program(string) string
}

type Student struct {
	Name string
}

func (S Student) Program(language string) string {
	return fmt.Sprintf("%s 会写 %s,叫他 Gopher。", S.Name, language)
}

func (S Student) Run(language string) string {
	return fmt.Sprintf("%s 也会写 %s", S.Name, language)
}

func Go(body Gopher) {
	log.Println(body.Program("Go"))
}

type PHPer interface {
	Do(string) string
}

type Teacher struct {
	Name string
}

func (T Teacher) Do(language string) string {
	return fmt.Sprintf("%s 会教 %s,叫他 PHPer。", T.Name, language)
}

func Php(body PHPer) {
	log.Println(body.Do("Php"))
}

type Pythoner interface {
	Run(string) string
}

type Roommate struct {
	Name string
}

func (R Roommate) Run(language string) string {
	return fmt.Sprintf("%s 会学 %s,叫她 Pythoner。", R.Name, language)
}

func Python(body Pythoner) {
	log.Println(body.Run("Python"))
}

type AwesomeDeveloper interface {
	Gopher
	Pythoner
}

func Development(a AwesomeDeveloper) {
	log.Println(a.Program("go"))
	log.Println(a.Run("python"))
}

func main(){

	s := Student{Name: "谢小路"}
	t := Teacher{Name: "谢小人"}
	r := Roommate{Name: "谢小甲"}

	Go(s)
	Php(t)
	Python(r)

	Development(s)
}

>>2019/12/26 12:24:31 谢小路 会写 Go,叫他 Gopher。
>>2019/12/26 12:24:31 谢小人 会教 Php,叫他 PHPer。
>>2019/12/26 12:24:31 谢小甲 会学 Python,叫她 Pythoner。
>>2019/12/26 12:24:31 谢小路 会写 go,叫他 Gopher。
>>2019/12/26 12:24:31 谢小路 也会写 python

复制代码

单一职责的设计方法,可以进行组合,创造出更多的“能力”,比如会两种及以上的编程语言,示例中 AwesomeDeveloper.

可以看出:接口是一堆协议,描述其能力,不实现,接口可以被多个结构体实现,同一个结构体也可以实现多个接口。

内置库中可以看到诸多的使用接口的示例,比如 io 库,定义:Reader、Writer、Closer、Seeker...,具体的实现散布在各种库中。

io.png

这种做法有什么好处?分层(或者说是隔离)。

  • 上游层和下游层通过接口进行关联,但两层之间没有相互依赖
  • 上游层使用接口描述,稳定,不会轻易改动
  • 下游层侧重实现,需求变更,更改对应的实现即可

这么说,有点抽象,找个具体的例子:go-elasticsearch

大家都知道 elasticsearch 是开源的搜索引擎,对外暴露的是丰富的 RESTful 接口,多丰富呢?上百个吧。那么如果要编写个客户端库,面对如此多的 RESTful 接口,一方面需要考虑的是如何进行组织,一方面考虑的是如何应对 elasticsearch 本身的不断迭代带来的 API 接口变动。

调用 RESTful API , 无外乎这么几个动作:

  • 构造请求参数:比如 URL、HEADER、Method 等
  • 发起网络请求:比如 http.Get
  • 组织响应信息: Response

基于此,官方源代码在其中进行了接口设计:

// 描述其 Do 能力
type Request interface {
	Do(ctx context.Context, transport Transport) (*Response, error)
}

// 描述其 Perform 能力
type Transport interface {
	Perform(*http.Request) (*http.Response, error)
}

//  自定义的响应信息
type Response struct {
	StatusCode int
	Header     http.Header
	Body       io.ReadCloser
}
复制代码

官方还划分为三层组织代码结构:

1. esapi API 接口层

这一层主要做的事是:组织所有 API 请求参数、响应等。但实际上并没有真实的发起网络请求,而只是借用了Transport 接口的能力。

抽取其中一个接口查看下源代码:

curl http://localhost:9200/_cat/health

>>1577337625 05:20:25 es-clustername green 3 3 24 11 0 0 0 0 - 100.0%
复制代码

具体的源码:esapi/api.cat.health.go

type CatHealth func(o ...func(*CatHealthRequest)) (*Response, error)

type CatHealthRequest struct {
    ...
}

func (r CatHealthRequest) Do(ctx context.Context, transport Transport) (*Response, error) {
	var (
		method string
		path   strings.Builder
		params map[string]string
	)

	method = "GET"

	path.Grow(len("/_cat/health"))
	path.WriteString("/_cat/health")

	params = make(map[string]string)

	if r.Format != "" {
		params["format"] = r.Format
	}

	if len(r.H) > 0 {
		params["h"] = strings.Join(r.H, ",")
	}

	if r.Help != nil {
		params["help"] = strconv.FormatBool(*r.Help)
	}

	if len(r.S) > 0 {
		params["s"] = strings.Join(r.S, ",")
	}

	if r.Time != "" {
		params["time"] = r.Time
	}

	if r.Ts != nil {
		params["ts"] = strconv.FormatBool(*r.Ts)
	}

	if r.V != nil {
		params["v"] = strconv.FormatBool(*r.V)
	}

	if r.Pretty {
		params["pretty"] = "true"
	}

	if r.Human {
		params["human"] = "true"
	}

	if r.ErrorTrace {
		params["error_trace"] = "true"
	}

	if len(r.FilterPath) > 0 {
		params["filter_path"] = strings.Join(r.FilterPath, ",")
	}

	req, err := newRequest(method, path.String(), nil)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	if len(params) > 0 {
		q := req.URL.Query()
		for k, v := range params {
			q.Set(k, v)
		}
		req.URL.RawQuery = q.Encode()
	}

	if len(r.Header) > 0 {
		if len(req.Header) == 0 {
			req.Header = r.Header
		} else {
			for k, vv := range r.Header {
				for _, v := range vv {
					req.Header.Add(k, v)
				}
			}
		}
	}

	if ctx != nil {
		req = req.WithContext(ctx)
	}

	res, err := transport.Perform(req)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	response := Response{
		StatusCode: res.StatusCode,
		Body:       res.Body,
		Header:     res.Header,
	}

	return &response, nil
}

复制代码

其中 Do 方法看上去很长,其实只在做这三件事:

  • 组织请求参数
  • 发起请求
  • 组织响应信息

其中发起请求步骤,只是借用了 Transport 的 Perform 能力,得出的 res, 进行重新组织成自定义的 Response。

那么肯定有地方要真实的实现 Transport 的 Perform 能力,才能真实的发起网络请求。

最后所有 RESTful 请求进行组合:esapi/api._.go

type API struct {
	Cat        *Cat
	Cluster    *Cluster
	Indices    *Indices
    ...
}

type Cat struct {
	Aliases      CatAliases
	Allocation   CatAllocation
	Count        CatCount
	Fielddata    CatFielddata
	Health       CatHealth
    ...
}

func New(t Transport) *API {
	return &API{
		Bulk:                                          newBulkFunc(t),
        ...
}
复制代码

2. estransport 层

这层主要描述连接、传输的能力。即和 es 集群连接的设置和真实的发起网络请求的实现。

type Interface interface {
	Perform(*http.Request) (*http.Response, error)
}

type Client struct {
    ...
	transport http.RoundTripper
    ...
}

func (c *Client) Perform(req *http.Request) (*http.Response, error) {
        ...
    	start := time.Now().UTC()
		res, err = c.transport.RoundTrip(req)
		dur := time.Since(start)
        ...

    
}
复制代码

没错,真实的发起网络请求的靠的是 http.RoundTripper,实际上 http.RoundTripper 也是个接口。

type RoundTripper interface {
	RoundTrip(*Request) (*Response, error)
}
复制代码

初始化 client 的时候,使用了默认的 http.RoundTripper 实现方案:http.DefaultTransport

func New(cfg Config) *Client {
	if cfg.Transport == nil {
		cfg.Transport = http.DefaultTransport
	}
    ...
}
复制代码

这样 定义的 Client 既实现了 Interface 接口,又实现了 Transport 接口。虽然两者描述的能力一模一样。

那么这两层之间本身没什么依赖,那么如何交互呢?

func (r CatHealthRequest) Do(ctx context.Context, transport Transport) (*Response, error)
复制代码

每个请求的 Do 方法接受 Transport 参数,实例化 estransport 层的 client, 将实例化的 client 作为参数传给 Do 方法即可。但两者本身之间无耦合关系。

3. elasticsearch 层

定义上游 client 层。这层 esapi 层的 API 和 estransport 层的 Interface 组合起来。

type Client struct {
	*esapi.API // Embeds the API methods
	Transport  estransport.Interface
}

func NewClient(cfg Config) (*Client, error) {
    ...
	tp := estransport.New(estransport.Config{
        ...

		Transport:          cfg.Transport,
        ...
	})

	client := &Client{Transport: tp, API: esapi.New(tp)}
}
复制代码

为什么这样啊?明明 esapi 层和 estransport 层就可以完成任务啊?

简单的说:esapi 和 estransport 配合使用的方式,最后的调用结果像这样:

			req := esapi.IndexRequest{
				Index:      "test",
				DocumentID: strconv.Itoa(i + 1),
				Body:       strings.NewReader(b.String()),
				Refresh:    "true",
			}

			// Perform the request with the client.
			res, err := req.Do(context.Background(), es)
复制代码

而具有了elasticsearch 层之后,调用的方式像这样:

	es, err := elasticsearch.NewDefaultClient()
	es.Cat.Health()
复制代码

简单的说:上游暴露给用户的信息更少,方便其使用,不让用户知道关于实现的更多细节,推荐使用第二种方式。

其实这种实现方式也简单:就是将 Resquest 的 Do 方法再封装一层,整成函数的类型.

type CatHealth func(o ...func(*CatHealthRequest)) (*Response, error)

func newCatHealthFunc(t Transport) CatHealth {
	return func(o ...func(*CatHealthRequest)) (*Response, error) {
		var r = CatHealthRequest{}
		for _, f := range o {
			f(&r)
		}
		return r.Do(r.ctx, t)
	}
}

type Cat struct {
    ...
	Health       CatHealth
    ...

}
复制代码

基于此 elasticsearch 三层模型大概就是这样,其实内部还大量的使用了面向接口、组合的编程思想。读者可以根据源码去探讨研究。

看完就结束了吗?

不,我要借鉴相似的思想,自己实现一个,于是有了这个项目:cartooncharts ,js 的具体实现查看:chart.xkcd

下游层:侧重在细节实现层面

定义接口: charts.go

type ChartsInterface interface {
	Plot(t Transport) func(w http.ResponseWriter, r *http.Request)
	Save(string, Transport) bool
	Render(t Transport) func(w http.ResponseWriter, r *http.Request)
}

type Transport interface {
	Execute(w http.ResponseWriter, r *http.Request, v interface{})
	Read(name string) ([]byte, error)
}
复制代码

某种类型的图表实现:

type BarRequest struct {
	WithTitle
	WithXLabel
	WithYLabel
	WithDataCollection
	WithOption
}

func (bar BarRequest) Plot(t Transport) func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		v := struct {
			Type      string
			Interface BarRequest
		}{
			Type:      barStackedType,
			Interface: bar,
		}
		t.Execute(w, r, v)
	}
}

复制代码

没有具体的实现,只是借用了 Transport 的 Execute 的能力。

传输层:侧重在模板渲染层面

type Template struct {
	Path string
}

func (T Template) Read(name string) ([]byte, error) {
	box := packr.New(name, T.Path)
	b, e := box.Find(name)
	if e != nil {
		log.Println("template read fail", e.Error())
		return nil, e
	}
	return b, nil
}

func (T Template) Execute(w http.ResponseWriter, r *http.Request, v interface{}) {
	t := template.New("")
	text, e := T.Read("plot.html")
	if e != nil {
		log.Println("template read fail")
		return
	}
	tt, e := t.Parse(string(text))
	if e != nil {
		log.Println("template parse fail")
		return
	}
	tt.Execute(w, v)
}
复制代码
type Interface interface {
	Execute(w http.ResponseWriter, r *http.Request, v interface{})
	Read(name string) ([]byte, error)
}

type ChartsTransport struct {
	Template Interface
	Charts   *cartoon.Charts
}

func (C ChartsTransport) Execute(w http.ResponseWriter, r *http.Request, v interface{}) {
	C.Template.Execute(w, r, v)
}
func (C ChartsTransport) Read(name string) ([]byte, error) {
	return C.Template.Read(name)
}

func NewChartsTransport() *ChartsTransport {
	t := Template{Path: "./template"}
	return &ChartsTransport{
		Template: t,
		Charts:   cartoon.NewCharts(t),
	}
}
复制代码

上游层:简洁的对外暴露层

type CartoonCharts struct {
	*cartoontransport.ChartsTransport
}

func NewCartoonCharts() *CartoonCharts {
	return &CartoonCharts{cartoontransport.NewChartsTransport()}
}

复制代码

示例:

package main

import (
	"github.com/wuxiaoxiaoshen/cartooncharts"
	"log"
	"net/http"
)

var charts *cartooncharts.CartoonCharts

func init() {
	charts = cartooncharts.NewCartoonCharts()
}

func ExampleBar() {
	bar := charts.Charts.Bar("github stars VS patron number",
		charts.Charts.Bar.WithDataLabels([]interface{}{"github stars", "patrons"}),
		charts.Charts.Bar.WithDataDataSets("", []interface{}{100, 2}),
		charts.Charts.Bar.WithOptions("yTickCount", 2),
	)
	http.HandleFunc("/bar", bar)
}
func ExampleXY() {
	type point struct {
		X interface{} `json:"x"`
		Y interface{} `json:"y"`
	}
	xy := charts.Charts.XY("Pokemon farms",
		charts.Charts.XY.WithXLabel("Coodinate"),
		charts.Charts.XY.WithYLabel("Count"),
		charts.Charts.XY.WithDataDataSets("Pikachu", []interface{}{point{3, 10}, point{4, 122}, point{10, 100}, point{1, 2}, point{2, 4}}),
		charts.Charts.XY.WithDataDataSets("Squirtle", []interface{}{point{3, 122}, point{4, 212}, point{-3, 100}, point{1, 1}, point{1.5, 12}}),
		charts.Charts.XY.WithOptions("xTickCount", 5),
		charts.Charts.XY.WithOptions("yTickCount", 5),
		charts.Charts.XY.WithOptions("legendPosition", "chartXkcd.config.positionType.upRight"),
		charts.Charts.XY.WithOptions("showLine", false),
		charts.Charts.XY.WithOptions("timeFormat", "undefined"),
		charts.Charts.XY.WithOptions("dotSize", 1),
	)
	http.HandleFunc("/xy", xy)
}
func ExampleStackedBar() {
	stackedBar := charts.Charts.StackedBar("Issues and PR Submissions",
		charts.Charts.StackedBar.WithXLabel("Month"),
		charts.Charts.StackedBar.WithYLabel("Count"),
		charts.Charts.StackedBar.WithDataLabels([]interface{}{"Jan", "Feb", "Mar", "April", "May"}),
		charts.Charts.StackedBar.WithDataDataSets("Issues", []interface{}{12, 19, 11, 29, 17}),
		charts.Charts.StackedBar.WithDataDataSets("PRs", []interface{}{3, 5, 2, 4, 1}),
		charts.Charts.StackedBar.WithDataDataSets("Merges", []interface{}{2, 3, 0, 1, 1}),
	)
	http.HandleFunc("/stackedBar", stackedBar)
}
func ExampleLine() {
	line := charts.Charts.Line("Monthly income of an indie developer",
		charts.Charts.Line.WithXLabel("Month"),
		charts.Charts.Line.WithYLabel("$ Dollars"),
		charts.Charts.Line.WithDataLabels([]interface{}{"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10"}),
		charts.Charts.Line.WithDataDataSets("Plan", []interface{}{30, 70, 200, 300, 500, 800, 1500, 2900, 5000, 8000}),
		charts.Charts.Line.WithDataDataSets("Reality", []interface{}{0, 1, 30, 70, 80, 100, 50, 80, 40, 150}),
		charts.Charts.Line.WithOptions("yTickCount", 3),
		charts.Charts.Line.WithOptions("legendPosition", "chartXkcd.config.positionType.upLeft"),
	)
	http.HandleFunc("/line", line)

}
func ExamplePie() {
	pie := charts.Charts.Pie("What Tim made of",
		charts.Charts.Pie.WithDataLabels([]interface{}{"a", "b", "e", "f", "g"}),
		charts.Charts.Pie.WithDataDataSets("", []interface{}{500, 200, 80, 90, 100}),
		charts.Charts.Pie.WithOptions("innerRadius", 0.5),
		charts.Charts.Pie.WithOptions("legendPosition", "chartXkcd.config.positionType.upRight"),
	)
	http.HandleFunc("/pie", pie)
}
func ExampleRadar() {
	radar := charts.Charts.Radar("Letters in random words",
		charts.Charts.Radar.WithDataLabels([]interface{}{"c", "h", "a", "r", "t"}),
		charts.Charts.Radar.WithDataDataSets("ccharrrt", []interface{}{2, 1, 1, 3, 1}),
		charts.Charts.Radar.WithDataDataSets("chhaart", []interface{}{1, 2, 2, 1, 1}),
		charts.Charts.Radar.WithOptions("showLegend", true),
		charts.Charts.Radar.WithOptions("dotSize", 0.8),
		charts.Charts.Radar.WithOptions("showLabels", true),
		charts.Charts.Radar.WithOptions("legendPosition", "chartXkcd.config.positionType.upRight"),
	)
	http.HandleFunc("/radar", radar)
}

func main() {

	ExampleBar()
	ExampleXY()
	ExampleStackedBar()
	ExampleLine()
	ExamplePie()
	ExampleRadar()
	log.Fatal(http.ListenAndServe(":9090", nil))
}

复制代码

维护了一致的风格。

结果:

WX20191226-141700.png

参考:github.com/wuxiaoxiaos…

下课!


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本文来自:掘金

感谢作者:谢伟

查看原文:源码学啥子嘛?接口、组合

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