浅谈Go语言中的面向对象
# 写在文章开头
面向对象编程最重要的特性就是多态,通俗来说就是根据接口定义的行为进行不同的实现,从而保证代码的可拓展性,而go语言的设计者rob pike也说过:
试图禁止白痴行为的编程语言,本身就是白痴
所以,基于go语言之父的这个说法,笔者也来浅谈一下go语言中的面向对象思想。
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# 详解go语言中的接口
# 接口的定义
对应的我们给出接口定义的语法格式,代码如下,可以看到我们定义的接口是一个通知者有一个通知的方法,具体实现交由其他结构体:
type notifier interface {
notify()
}
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# 接口值方法
我们给出一个user类并实现该接口,可以看到go语言的继承和其他语言有所区别,语法格式为:
- 方法名前方指明类型也就是这个方法所属者即我们的user结构体,这里是类型的值。
- 方法名及其返回值和interface接口保持一致
对应的我们给出代码示例:
type user struct {
id int
name string
}
func (u user) notify() {
fmt.Println("user send msg")
}
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需要了解的是接收者为值的实现方法及其调用的底层的机制,本质上就是:
notifier的接口底层的的iTable指针指向user类型和它的方法集- notifier底层的指针pointer指向该类型的地址即我们的user对象地址
- 上述关联构成一套完成的接口值方法实现

这里我们也给出调用的示例:
func main() {
u := user{1, "xiaoming"}
u.notify()
}
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对应输出结果如下:
user send msg
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# 接口作为方法参数
经过上述的封装,后续如果我们希望一个方法让notifier接口及其实现类作为入参的方法sendNotification,就可以以接口类型作为入参:
//sendNotification 接口值方法作为入参
func sendNotification(n notifier) {
n.notify()
}
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对应的我们也需要给出调用示例:
func main() {
u := user{1, "xiaoming"}
sendNotification(u)
}
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输出结果也和预期的一样,输出了一段user实现的notify的打印。
user send msg
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# 接口指针方法
指针接收者方法格式和上述接口值方法差不多,唯一的区别就是类型声明时要制定类型为user指针:
func (u *user) notify() {
fmt.Println("user send msg")
}
func main() {
u := user{2, "user2"}
u.notify()
}
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对应内部实现结构图如下,可以看到与接口值方法的区别就是 pointer指向的是user的指针的指针的地址,注意笔者说的,对象指针的指针,所以下图用&(user{......})标识,用C语言的名词描述即二级指针:

我们尝试将接口指针方法的user类型作为入参传入sendNotification 方法:
//接口指针方法
func (u *user) notify() {
fmt.Println("user send msg")
}
func main() {
u := user{2, "user2"}
sendNotification(u)
}
// sendNotification 接口值方法作为入参
func sendNotification(n notifier) {
n.notify()
}
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最终在编译时报错,提示user没有继承notifier ,因为该方法的实现是指针接收者(u *user):
user does not implement notifier (method notify has pointer receiver)
所以,按照go语言的规定,当接口方法的接收者为值时,那么这个类型指针或者值都可以作为接口的实现,所以我们可以将notify的接受者改为(u user)确保指针和对象都可以直接调用:
//user类
type user struct {
id int
name string
}
// 接口值方法
func (u user) notify() {
fmt.Println("user send msg")
}
// sendNotification 接口值方法作为入参
func sendNotification(n notifier) {
n.notify()
}
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同样也能作为接口指着的入参:
// user类
type user struct {
id int
name string
}
// 接口值方法
func (u user) notify() {
fmt.Println("user send msg")
}
// sendNotification 接口指针作为入参
func sendNotification(n *notifier) {
(*n).notify()
}
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当然,读者如果不想修改方法构造,也可以声明一个user指针类型传入sendNotification让user指针发起notify调用也是可以的:
type notifier interface {
notify()
}
// user类
type user struct {
id int
name string
}
// 接口值方法
func (u *user) notify() {
fmt.Println(u.name, " send msg")
}
// sendNotification 接口值作为入参
func sendNotification(n notifier) {
n.notify()
}
func main() {
u := user{1, "xiaoming"}
//因为用指针的形式实现方法,所以只有指针类型可以代表接口的实现
sendNotification(&u)
}
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由此我们可以总结出这样一张图,可以看到若实现接口的结构体是接口值方法,那么它的指针和值都可以判定为接口。若是指针接口方法,那么只有它的指针可以判定为接口:

# go语言的多态
不同类型实现接口后让iTable指向不同的类型,编译器即可识别这一点从而完成多态,所以我们还是基于notifier接口user和admin两种不同的实现
type user struct {
id int
name string
}
//user的实现
func (u user) notify() {
fmt.Println("user send msg")
}
type admin struct {
no int
u user
}
//admin1的实现
func (a admin) notify() {
fmt.Println("admin send msg")
}
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对应调用示例:
func sendNotification(n notifier) {
n.notify()
}
func main() {
u := user{1, "user"}
sendNotification(u)
a := admin{1, user{1, "xiaoming"}}
sendNotification(a)
}
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输出结果:
user send msg
admin send msg
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# 嵌入类型的调用
现在有这样一个场景,我们有个user对象实现了接口,然后admin嵌入这个类型,那么它是否可以调用notify呢:
type notifier interface {
notify()
}
//user结构体以及接口实现
type user struct {
id int
name string
}
func (u user) notify() {
fmt.Println("user send msg")
}
//admin聚合了user
type admin struct {
no int
user
}
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实际上go语言考虑到了这一点,所以在调用时如果为了规范,我们可以通过调用成员变量的方式调用notify,也可以直接调用notify方法(go语言编译时看到admin没有notify的实现,自动将notify提升为user的方法):
func main() {
a := admin{1, user{1, "xiaoming"}}
//通过成员方法的方式调用
a.user.notify()
//基于go语言的类型提升调用
a.notify()
}
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对应输出结果如下:
user send msg
user send msg
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# 权限标识
go语言没有权限关键字,假设我们在其他文件夹常见user类,那么我们必须将其命名大写才能被访问到:
package other
type User struct {
id int
Name string
}
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对应调用代码如下,可以看到只有大写的变量才能被访问到:

简而言之,对于某个类型的调用,无论是其类型还是变量,如果希望能够被访问修改,就必须以大写的格式声明,这也突出go语言简单的设计理念,即通过变量的大小写决定能否访问。
# 关于go语言接口与继承更进一步的认识
# 延迟绑定的继承机制
通过上文几个语法示例和基本介绍,我们大体是了解go语言对于面向对象思想的认同,同时我们也看到go语言的对于继承这一概念,没有非常明显的标注和严格的编译检查。
和传统的静态编程语言有所不同,go语言取而代之是是一种安全和灵活的一种灵活的关系理念,即对于继承它的原则是:
只要你看着像、行为也想,那么你就可以把它当做这个类型的继承
例如go语言内置的工具包有一个writer接口的定义如下,通过这个接口及其函数,我们大体知道该接口的特征:
- 有一个唯一函数
Write - 入参为
[]byte - 出参
n int, err error
这也就意味,我们的结构体只要具备Writer方法且函数签名和接口一致,那么我们就可以认为我们的结构体继承Writer:
type Writer interface {
Write(p []byte) (n int, err error)
}
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所以,如果我们想继承这个接口并实现一个将数据p转大写输出的结构体,对应的秩序做到:
- 包含一个函数
Write Write入参仅有一个[]byte- 返回值包含输出长度n和error(如果存在报错的话)
例如我们想继承Writer实现一个将数据大写输出的Writer方法,那么我们的结构体UpperWriter就可以严格按照函数签名并落地自己的逻辑即可:

于是我们就有了这个一个输出大写data的结构体UpperWriter,可以看到该结构体引入成员变量Writer后,对应的Write方法严格按照Write的签名用内置成员变量Writer实现了一个输出大写data的实现:
type UpperWriter struct {
io.Writer //成员变量
}
func (w *UpperWriter) Write(data []byte) (n int, err error) { //函数签名和Write一致,构成继承关系
return w.Writer.Write(bytes.ToUpper(data))
}
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对应的goland的编译器也将其视为继承了io.Writer,同样因为这种延迟绑定机制,如果我们希望现有类继承某种新接口,也可以反向根据对象方法签名反向创建接口,避免破坏原有类型的情况下完成反向适配:

# 隐式转换误继承问题
当然自由也是有代价的,因为只要长得像就可以视为继承,这就是使得我们的编程出现各种误继承,可以看到我们的UpperWriter因为签名和很多接口类似于是就被视为继承:

对应的最佳实践是针对避免接口误继承,对应接口实现可以内置一个特异化标识函数的接口避免误继承,例如我们的Error为了避免其他结构实现了Error() string就被视为继承Error故特异化一个RuntimeError避免误继承:
// The Error interface identifies a run time error.
type Error interface {
error //error为嵌入类型,代表Error接口有一个方法Error() string
RuntimeError()
}
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所以日常的实践中,我们也可以通过针对接口特殊标注避免误继承,例如下面这个Cat因为无意编写了一个返回值为string的eat方法导致误继承了human的行为:

对应的解决策略就是针对human接口指定一个人类特有的阅读行为,避免其他因为无意写了eat导致误继承:

# 小结
我是 SharkChili ,Java 开发者,Java Guide 开源项目维护者。欢迎关注我的公众号:写代码的SharkChili,也欢迎您了解我的开源项目 mini-redis:https://github.com/shark-ctrl/mini-redis (opens new window)。
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# 参考
《Go语言实战》 《Go语言高级编程》