使用Golang的interface接口设计原则

## 1 interface接口 　　interface 是GO语言的基础特性之一。可以理解为一种类型的规范或者约定。它跟java，C# 不太一样，不需要显示说明实现了某个接口，它没有继承或子类或“implements”关键字，只是通过约定的形式，隐式的实现interface 中的方法即可。因此，Golang 中的 interface 让编码更灵活、易扩展。 如何理解go 语言中的interface ？ 只需记住以下三点即可： >1. interface 是方法声明的集合 >2. 任何类型的对象实现了在interface 接口中声明的全部方法，则表明该类型实现了该接口。 >3. interface 可以作为一种数据类型，实现了该接口的任何对象都可以给对应的接口类型变量赋值。 *注意*： 　　a. interface 可以被任意对象实现，一个类型/对象也可以实现多个 interface 　　b. 方法不能重载，如 `eat(), eat(s string)` 不能同时存在 ```go package main import "fmt" type Phone interface { call() } type NokiaPhone struct { } func (nokiaPhone NokiaPhone) call() { fmt.Println("I am Nokia, I can call you!") } type ApplePhone struct { } func (iPhone ApplePhone) call() { fmt.Println("I am Apple Phone, I can call you!") } func main() { var phone Phone phone = new(NokiaPhone) phone.call() phone = new(ApplePhone) phone.call() } ``` 上述中体现了`interface`接口的语法，在`main`函数中，也体现了`多态`的特性。 同样一个`phone`的抽象接口，分别指向不同的实体对象，调用的call()方法，打印的效果不同，那么就是体现出了多态的特性。 ## 2 面向对象中的开闭原则 ### 2.1 平铺式的模块设计 那么作为`interface`数据类型，他存在的意义在哪呢？ 实际上是为了满足一些面向对象的编程思想。我们知道，软件设计的最高目标就是`高内聚，低耦合`。那么其中有一个设计原则叫`开闭原则`。什么是开闭原则呢，接下来我们看一个例子： ```golang package main import "fmt" //我们要写一个类,Banker银行业务员 type Banker struct { } //存款业务 func (this *Banker) Save() { fmt.Println( "进行了 存款业务...") } //转账业务 func (this *Banker) Transfer() { fmt.Println( "进行了 转账业务...") } //支付业务 func (this *Banker) Pay() { fmt.Println( "进行了 支付业务...") } func main() { banker := &Banker{} banker.Save() banker.Transfer() banker.Pay() } ``` 代码很简单，就是一个银行业务员，他可能拥有很多的业务，比如`Save()`存款、`Transfer()`转账、`Pay()`支付等。那么如果这个业务员模块只有这几个方法还好，但是随着我们的程序写的越来越复杂，银行业务员可能就要增加方法，会导致业务员模块越来越臃肿。  这样的设计会导致，当我们去给Banker添加新的业务的时候，会直接修改原有的Banker代码，那么Banker模块的功能会越来越多，出现问题的几率也就越来越大，假如此时Banker已经有99个业务了，现在我们要添加第100个业务，可能由于一次的不小心，导致之前99个业务也一起崩溃，因为所有的业务都在一个Banker类里，他们的耦合度太高，Banker的职责也不够单一，代码的维护成本随着业务的复杂正比成倍增大。 ### 2.2 开闭原则设计 那么，如果我们拥有接口, `interface`这个东西，那么我们就可以抽象一层出来，制作一个抽象的Banker模块，然后提供一个抽象的方法。 分别根据这个抽象模块，去实现`支付Banker（实现支付方法）`,`转账Banker（实现转账方法）` 如下：  那么依然可以搞定程序的需求。 然后，当我们想要给Banker添加额外功能的时候，之前我们是直接修改Banker的内容，现在我们可以单独定义一个`股票Banker(实现股票方法)`，到这个系统中。 而且股票Banker的实现成功或者失败都不会影响之前的稳定系统，他很单一，而且独立。 所以以上，当我们给一个系统添加一个功能的时候，不是通过修改代码，而是通过增添代码来完成，那么就是开闭原则的核心思想了。所以要想满足上面的要求，是一定需要interface来提供一层抽象的接口的。 golang代码实现如下: ```golang package main import "fmt" //抽象的银行业务员 type AbstractBanker interface{ DoBusi() //抽象的处理业务接口 } //存款的业务员 type SaveBanker struct { //AbstractBanker } func (sb *SaveBanker) DoBusi() { fmt.Println("进行了存款") } //转账的业务员 type TransferBanker struct { //AbstractBanker } func (tb *TransferBanker) DoBusi() { fmt.Println("进行了转账") } //支付的业务员 type PayBanker struct { //AbstractBanker } func (pb *PayBanker) DoBusi() { fmt.Println("进行了支付") } func main() { //进行存款 sb := &SaveBanker{} sb.DoBusi() //进行转账 tb := &TransferBanker{} tb.DoBusi() //进行支付 pb := &PayBanker{} pb.DoBusi() } ``` 当然我们也可以根据`AbstractBanker`设计一个小框架 ```golang //实现架构层(基于抽象层进行业务封装-针对interface接口进行封装) func BankerBusiness(banker AbstractBanker) { //通过接口来向下调用，(多态现象) banker.DoBusi() } ``` 那么main中可以如下实现业务调用: ```golang func main() { //进行存款 BankerBusiness(&SaveBanker{}) //进行存款 BankerBusiness(&TransferBanker{}) //进行存款 BankerBusiness(&PayBanker{}) } ``` >再看开闭原则定义: 开闭原则:一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。 简单的说就是在修改需求的时候，应该尽量通过扩展来实现变化，而不是通过修改已有代码来实现变化。 ## 3 接口的意义 好了，现在interface已经基本了解，那么接口的意义最终在哪里呢，想必现在你已经有了一个初步的认知，实际上接口的最大的意义就是实现多态的思想，就是我们可以根据interface类型来设计API接口，那么这种API接口的适应能力不仅能适应当下所实现的全部模块，也适应未来实现的模块来进行调用。 `调用未来`可能就是接口的最大意义所在吧，这也是为什么架构师那么值钱，因为良好的架构师是可以针对interface设计一套框架，在未来许多年却依然适用。 ## 4 面向对象中的依赖倒转原则 ### 4.1 耦合度极高的模块关系设计  ```golang package main import "fmt" // === > 奔驰汽车 <=== type Benz struct { } func (this *Benz) Run() { fmt.Println("Benz is running...") } // === > 宝马汽车 <=== type BMW struct { } func (this *BMW) Run() { fmt.Println("BMW is running ...") } //===> 司机张三 <=== type Zhang3 struct { //... } func (zhang3 *Zhang3) DriveBenZ(benz *Benz) { fmt.Println("zhang3 Drive Benz") benz.Run() } func (zhang3 *Zhang3) DriveBMW(bmw *BMW) { fmt.Println("zhang3 drive BMW") bmw.Run() } //===> 司机李四 <=== type Li4 struct { //... } func (li4 *Li4) DriveBenZ(benz *Benz) { fmt.Println("li4 Drive Benz") benz.Run() } func (li4 *Li4) DriveBMW(bmw *BMW) { fmt.Println("li4 drive BMW") bmw.Run() } func main() { //业务1 张3开奔驰 benz := &Benz{} zhang3 := &Zhang3{} zhang3.DriveBenZ(benz) //业务2 李四开宝马 bmw := &BMW{} li4 := &Li4{} li4.DriveBMW(bmw) } ``` 我们来看上面的代码和图中每个模块之间的依赖关系，实际上并没有用到任何的`interface`接口层的代码，显然最后我们的两个业务 `张三开奔驰`, `李四开宝马`，程序中也都实现了。但是这种设计的问题就在于，小规模没什么问题，但是一旦程序需要扩展，比如我现在要增加一个`丰田汽车` 或者 司机`王五`， 那么模块和模块的依赖关系将成指数级递增，想蜘蛛网一样越来越难维护和捋顺。 ### 4.2 面向抽象层依赖倒转  如上图所示，如果我们在设计一个系统的时候，将模块分为3个层次，抽象层、实现层、业务逻辑层。那么，我们首先将抽象层的模块和接口定义出来，这里就需要了`interface`接口的设计，然后我们依照抽象层，依次实现每个实现层的模块，在我们写实现层代码的时候，实际上我们只需要参考对应的抽象层实现就好了，实现每个模块，也和其他的实现的模块没有关系，这样也符合了上面介绍的开闭原则。这样实现起来每个模块只依赖对象的接口，而和其他模块没关系，依赖关系单一。系统容易扩展和维护。 我们在指定业务逻辑也是一样，只需要参考抽象层的接口来业务就好了，抽象层暴露出来的接口就是我们业务层可以使用的方法，然后可以通过多态的线下，接口指针指向哪个实现模块，调用了就是具体的实现方法，这样我们业务逻辑层也是依赖抽象成编程。 我们就将这种的设计原则叫做`依赖倒转原则`。 来一起看一下修改的代码： ```golang package main import "fmt" // ===== > 抽象层 < ======== type Car interface { Run() } type Driver interface { Drive(car Car) } // ===== > 实现层 < ======== type BenZ struct { //... } func (benz * BenZ) Run() { fmt.Println("Benz is running...") } type Bmw struct { //... } func (bmw * Bmw) Run() { fmt.Println("Bmw is running...") } type Zhang_3 struct { //... } func (zhang3 *Zhang_3) Drive(car Car) { fmt.Println("Zhang3 drive car") car.Run() } type Li_4 struct { //... } func (li4 *Li_4) Drive(car Car) { fmt.Println("li4 drive car") car.Run() } // ===== > 业务逻辑层 < ======== func main() { //张3 开 宝马 var bmw Car bmw = &Bmw{} var zhang3 Driver zhang3 = &Zhang_3{} zhang3.Drive(bmw) //李4 开 奔驰 var benz Car benz = &BenZ{} var li4 Driver li4 = &Li_4{} li4.Drive(benz) } ``` ### 4.3 依赖倒转小练习 模拟组装2台电脑， --- 抽象层 ---有显卡Card 方法display，有内存Memory 方法storage，有处理器CPU 方法calculate --- 实现层层 ---有 Intel因特尔公司 、产品有(显卡、内存、CPU)，有 Kingston 公司， 产品有(内存3)，有 NVIDIA 公司， 产品有(显卡) --- 逻辑层 ---1. 组装一台Intel系列的电脑，并运行，2. 组装一台 Intel CPU Kingston内存 NVIDIA显卡的电脑，并运行 ```golang /* 模拟组装2台电脑 --- 抽象层 --- 有显卡Card 方法display 有内存Memory 方法storage 有处理器CPU 方法calculate --- 实现层层 --- 有 Intel因特尔公司 、产品有(显卡、内存、CPU) 有 Kingston 公司， 产品有(内存3) 有 NVIDIA 公司， 产品有(显卡) --- 逻辑层 --- 1. 组装一台Intel系列的电脑，并运行 2. 组装一台 Intel CPU Kingston内存 NVIDIA显卡的电脑，并运行 */ package main import "fmt" //------ 抽象层 ----- type Card interface{ Display() } type Memory interface { Storage() } type CPU interface { Calculate() } type Computer struct { cpu CPU mem Memory card Card } func NewComputer(cpu CPU, mem Memory, card Card) *Computer{ return &Computer{ cpu:cpu, mem:mem, card:card, } } func (this *Computer) DoWork() { this.cpu.Calculate() this.mem.Storage() this.card.Display() } //------ 实现层 ----- //intel type IntelCPU struct { CPU } func (this *IntelCPU) Calculate() { fmt.Println("Intel CPU 开始计算了...") } type IntelMemory struct { Memory } func (this *IntelMemory) Storage() { fmt.Println("Intel Memory 开始存储了...") } type IntelCard struct { Card } func (this *IntelCard) Display() { fmt.Println("Intel Card 开始显示了...") } //kingston type KingstonMemory struct { Memory } func (this *KingstonMemory) Storage() { fmt.Println("Kingston memory storage...") } //nvidia type NvidiaCard struct { Card } func (this *NvidiaCard) Display() { fmt.Println("Nvidia card display...") } //------ 业务逻辑层 ----- func main() { //intel系列的电脑 com1 := NewComputer(&IntelCPU{}, &IntelMemory{}, &IntelCard{}) com1.DoWork() //杂牌子 com2 := NewComputer(&IntelCPU{}, &KingstonMemory{}, &NvidiaCard{}) com2.DoWork() } ``` --- ###关于作者： 作者：`Aceld(刘丹冰)` mail: [danbing.at@gmail.com](mailto:danbing.at@gmail.com) github: [https://github.com/aceld](https://github.com/aceld) 原创书籍gitbook: [http://legacy.gitbook.com/@aceld](http://legacy.gitbook.com/@aceld) >**原创声明:未经作者允许请勿转载, 如果转载请注明出处**