[译] 减少类型层次 (Golang)

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

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

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

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

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

// 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_

清单 6：

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：

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

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

Methods Interfaces And Embedded Types

Object Oriented Mechanics In Go

Composition With Go

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

via: https://www.ardanlabs.com/blog/2016/10/reducing-type-hierarchies.html

作者：William Kennedy

译者：Jasonjiang27

校对：polaris1119

本文由 GCTT 原创编译，Go 中文网 荣誉推出