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认识 Go 方法
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认识 Go 方法
Go 语言从设计伊始就不支持经典的面向对象语法元素比如类、对象、继承等等但 Go 语言仍保留了名为“方法method”的语法元素。当然Go 语言中的方法和面向对象中的方法并不是一样的。Go 引入方法这一元素并不是要支持面向对象编程范式而是 Go 践行组合设计哲学的一种实现层面的需要。 Go 的方法也是以 func 关键字修饰的并且和函数一样也包含方法名对应函数名、参数列表、返回值列表与方法体对应函数体。方法中的这几个部分和函数声明中对应的部分在形式与语义方面都是一致的比如方法名字首字母大小写决定该方法是否是导出方法方法参数列表支持变长参数方法的返回值列表也支持具名返回值等。和由五个部分组成的函数声明不同Go 方法的声明有六个组成部分多的一个就是图中的 receiver 部分。在 receiver 部分声明的参数Go 称之为 receiver 参数这个 receiver 参数也是方法与类型之间的纽带也是方法与函数的最大不同。 Go 中的方法必须是归属于一个类型的而 receiver 参数的类型就是这个方法归属的类型或者说这个方法就是这个类型的一个方法。这里的 receiver 参数 srv 的类型为 *Server那么我们可以说这个方法就是 *Server 类型的方法。每个方法只能有一个 receiver 参数Go 不支持在方法的 receiver 部分放置包含多个 receiver 参数的参数列表或者变长 receiver 参数。方法接收器receiver参数、函数 / 方法参数以及返回值变量对应的作用域范围都是函数 / 方法体对应的显式代码块。receiver 部分的参数名不能与方法参数列表中的形参名以及具名返回值中的变量名存在冲突必须在这个方法的作用域中具有唯一性。除了 receiver 参数名字要保证唯一外Go 语言对 receiver 参数的基类型也有约束那就是 receiver 参数的基类型本身不能为指针类型或接口类型。Go 要求方法声明要与 receiver 参数的基类型声明放在同一个包内。 我们不能为原生类型诸如 int、float64、map 等添加方法。不能跨越 Go 包为其他包的类型声明新方法。 Go 语言中的方法的本质就是一个以方法的 receiver 参数作为第一个参数的普通函数。
方法集合与如何选择 receiver 类型
receiver 参数类型对 Go 方法的影响
我们直接来看下面例子中的两个 Go 方法以及它们等价转换后的函数func (t T) M1() F1(t T)
func (t *T) M2() F2(t *T)首先当 receiver 参数的类型为 T 时 当我们选择以 T 作为 receiver 参数类型时M1 方法等价转换为F1(t T)。Go 函数的参数采用的是值拷贝传递也就是说F1 函数体中的 t 是 T 类型实例的一个副本。这样我们在 F1 函数的实现中对参数 t 做任何修改都只会影响副本而不会影响到原 T 类型实例。当我们的方法 M1 采用类型为 T 的 receiver 参数时代表 T 类型实例的 receiver 参数以值传递方式传递到 M1 方法体中的实际上是 T 类型实例的副本M1 方法体中对副本的任何修改操作都不会影响到原 T 类型实例。 第二当 receiver 参数的类型为 *T 时 当我们选择以 *T 作为 receiver 参数类型时M2 方法等价转换为F2(t *T)。我们传递给 F2 函数的 t 是 T 类型实例的地址这样 F2 函数体中对参数 t 做的任何修改都会反映到原 T 类型实例上。当我们的方法 M2 采用类型为 *T 的 receiver 参数时代表 *T 类型实例的 receiver 参数以值传递方式传递到 M2 方法体中的实际上是 T 类型实例的地址M2 方法体通过该地址可以对原 T 类型实例进行任何修改操作。
选择 receiver 参数类型的原则
第一个原则 *如果 Go 方法要把对 receiver 参数代表的类型实例的修改反映到原类型实例上那么我们应该选择 T 作为 receiver 参数的类型。无论是 T 类型实例还是 *T 类型实例都既可以调用 receiver 为 T 类型的方法也可以调用 receiver 为 *T 类型的方法。 第二个原则 如果我们不需要在方法中对类型实例进行修改呢这个时候我们是为 receiver 参数选择 T 类型还是 *T 类型呢一般情况下我们通常会为 receiver 参数选择 T 类型因为这样可以缩窄外部修改类型实例内部状态的“接触面”也就是尽量少暴露可以修改类型内部状态的方法。*考虑到 Go 方法调用时receiver 参数是以值拷贝的形式传入方法中的。那么如果 receiver 参数类型的 size 较大以值拷贝形式传入就会导致较大的性能开销这时我们选择 T 作为 receiver 类型可能更好些。 第三个原则 方法集合是用来判断一个类型是否实现了某接口类型的唯一手段可以说“方法集合决定了接口实现”。 Go 中任何一个类型都有属于自己的方法集合或者说方法集合是 Go 类型的一个“属性”。但不是所有类型都有自己的方法比如 int 类型就没有。所以对于没有定义方法的 Go 类型我们称其拥有空方法集合。接口类型相对特殊它只会列出代表接口的方法列表不会具体定义某个方法它的方法集合就是它的方法列表中的所有方法我们可以一目了然地看到。Go 语言规定*T 类型的方法集合包含所有以 *T 为 receiver 参数类型的方法以及所有以 T 为 receiver 参数类型的方法。如果某类型 T 的方法集合与某接口类型的方法集合相同或者类型 T 的方法集合是接口类型 I 方法集合的超集那么我们就说这个类型 T 实现了接口 I。 如果 T 类型需要实现某个接口那我们就要使用 T 作为 receiver 参数的类型来满足接口类型方法集合中的所有方法。如果 T 不需要实现某一接口但 *T 需要实现该接口那么根据方法集合概念*T 的方法集合是包含 T 的方法集合的这样我们在确定 Go 方法的 receiver 的类型时参考原则一和原则二就可以了。
如何用类型嵌入模拟实现“继承”
什么是类型嵌入
类型嵌入指的就是在一个类型的定义中嵌入了其他类型。Go 语言支持两种类型嵌入分别是接口类型的类型嵌入和结构体类型的类型嵌入。接口类型的类型嵌入 接口类型声明了由一个方法集合代表的接口比如下面接口类型 Etype E interface {M1()M2()
}这个接口类型 E 的方法集合包含两个方法分别是 M1 和 M2它们组成了 E 这个接口类型所代表的接口。如果某个类型实现了方法 M1 和 M2我们就说这个类型实现了 E 所代表的接口。此时我们再定义另外一个接口类型 I它的方法集合中包含了三个方法 M1、M2 和 M3如下面代码type I interface {M1()M2()M3()
}接口类型 I 方法集合中的 M1 和 M2与接口类型 E 的方法集合中的方法完全相同。在这种情况下我们可以用接口类型 E 替代上面接口类型 I 定义中 M1 和 M2type I interface {EM3()
}在一个接口类型I定义中嵌入另外一个接口类型E的方式就是接口类型的类型嵌入。接口类型嵌入的语义就是新接口类型如接口类型 I将嵌入的接口类型如接口类型 E的方法集合并入到自己的方法集合中。 结构体类型的类型嵌入 Go 结构体类型定义有另外一种形式那就是带有嵌入字段Embedded Field的结构体定义。type T1 int
type t2 struct{n intm int
}
type I interface {M1()
}
type S1 struct {T1*t2Iaintb string
}这种以某个类型名、类型的指针类型名或接口类型名直接作为结构体字段的方式就叫做结构体的类型嵌入这些字段也被叫做嵌入字段Embedded Field。如果嵌入类型的名字是首字母大写的那么也就说明这个嵌入字段是可导出的。
类型嵌入与方法集合
嵌入类型的方法集合并入到新接口类型的方法集合中并且接口类型只能嵌入接口类型。而结构体类型对嵌入类型的要求就比较宽泛了可以是任意自定义类型或接口类型。结构体类型的方法集合包含嵌入的接口类型的方法集合。嵌入了其他类型的结构体类型本身是一个代理在调用其实例所代理的方法时Go 会首先查看结构体自身是否实现了该方法。 如果实现了Go 就会优先使用结构体自己实现的方法。如果没有实现那么 Go 就会查找结构体中的嵌入字段的方法集合中是否包含了这个方法。如果多个嵌入字段的方法集合中都包含这个方法那么我们就说方法集合存在交集。这个时候Go 编译器就会因无法确定究竟使用哪个方法而报错。 结构体类型嵌入接口类型在日常编码中有一个妙用就是可以简化单元测试的编写。 由于嵌入某接口类型的结构体类型的方法集合包含了这个接口类型的方法集合这就意味着这个结构体类型也是它嵌入的接口类型的一个实现。即便结构体类型自身并没有实现这个接口类型的任意一个方法也没有关系。 在结构体类型中嵌入结构体类型为 Gopher 们提供了一种“实现继承”的手段外部的结构体类型 T 可以“继承”嵌入的结构体类型的所有方法的实现。并且无论是 T 类型的变量实例还是 *T 类型变量实例都可以调用所有“继承”的方法。Go 语言中凡通过类型声明语法声明的类型都被称为 defined 类型。 对于那些基于接口类型创建的 defined 的接口类型它们的方法集合与原接口类型的方法集合是一致的。对于基于非接口类型的 defined 类型创建的非接口类型基于自定义非接口类型的 defined 类型的方法集合为空的事实也决定了即便原类型实现了某些接口基于其创建的 defined 类型也没有“继承”这一隐式关联。也就是说新 defined 类型要想实现那些接口仍然需要重新实现接口的所有方法。 无论原类型是接口类型还是非接口类型类型别名都与原类型拥有完全相同的方法集合。
