Bootstrap

Go 开发关键技术指南 | 带着服务器编程金刚经走进 2020 年(内含超全知识大图）

导读：从问题本身出发，不局限于 Go 语言，探讨服务器中常常遇到的问题，最后回到 Go 如何解决这些问题，为大家提供 Go 开发的关键技术指南。我们将以系列文章的形式推出《Go 开发的关键技术指南》，共有 4 篇文章，本文为第 3 篇。

Go 开发指南

Interfaces

Go 在类型和接口上的思考是：

  • Go 类型系统并不是一般意义的 OO，并不支持虚函数；
  • Go 的接口是隐含实现，更灵活，更便于适配和替换；
  • Go 支持的是组合、小接口、组合+小接口；
  • 接口设计应该考虑正交性，组合更利于正交性。

Type System

Go 的类型系统是比较容易和 C++/Java 混淆的，特别是习惯于类体系和虚函数的思路后，很容易想在 Go 走这个路子，可惜是走不通的。而 interface 因为太过于简单，而且和 C++/Java 中的概念差异不是特别明显，所以本章节专门分析 Go 的类型系统。

先看一个典型的问题 Is it possible to call overridden method from parent struct in golang? 代码如下所示：

package main

import (
  "fmt"
)

type A struct {
}

func (a *A) Foo() {
  fmt.Println("A.Foo()")
}

func (a *A) Bar() {
  a.Foo()
}

type B struct {
  A
}

func (b *B) Foo() {
  fmt.Println("B.Foo()")
}

func main() {
  b := B{A: A{}}
  b.Bar()
}

本质上它是一个模板方法模式 (TemplateMethodPattern)，A 的 Bar 调用了虚函数 Foo，期待子类重写虚函数 Foo，这是典型的 C++/Java 解决问题的思路。

我们借用模板方法模式 (TemplateMethodPattern) 中的例子，考虑实现一个跨平台编译器，提供给用户使用的函数是 crossCompile，而这个函数调用了两个模板方法 collectSource 和 compileToTarget：

public abstract class CrossCompiler {
  public final void crossCompile() {
    collectSource();
    compileToTarget();
  }
  //Template methods
  protected abstract void collectSource();
  protected abstract void compileToTarget();
}

C 版，不用 OOAD 思维参考 C: CrossCompiler use StateMachine，代码如下所示：

// g++ compiler.cpp -o compiler && ./compiler
#include <stdio.h>

void beforeCompile() {
  printf("Before compile\n");
}

void afterCompile() {
  printf("After compile\n");
}

void collectSource(bool isIPhone) {
  if (isIPhone) {
    printf("IPhone: Collect source\n");
  } else {
        printf("Android: Collect source\n");
    }
}

void compileToTarget(bool isIPhone) {
  if (isIPhone) {
    printf("IPhone: Compile to target\n");
  } else {
        printf("Android: Compile to target\n");
    }
}

void IDEBuild(bool isIPhone) {
  beforeCompile();

  collectSource(isIPhone);
  compileToTarget(isIPhone);

  afterCompile();
}

int main(int argc, char** argv) {
  IDEBuild(true);
  //IDEBuild(false);
  return 0;
}

C 版本使用 OOAD 思维，可以参考 C: CrossCompiler，代码如下所示：

// g++ compiler.cpp -o compiler && ./compiler
#include <stdio.h>

class CrossCompiler {
public:
  void crossCompile() {
    beforeCompile();

    collectSource();
    compileToTarget();

    afterCompile();
  }
private:
  void beforeCompile() {
    printf("Before compile\n");
  }
  void afterCompile() {
    printf("After compile\n");
  }
// Template methods.
public:
  virtual void collectSource() = 0;
  virtual void compileToTarget() = 0;
};

class IPhoneCompiler : public CrossCompiler {
public:
  void collectSource() {
    printf("IPhone: Collect source\n");
  }
  void compileToTarget() {
    printf("IPhone: Compile to target\n");
  }
};

class AndroidCompiler : public CrossCompiler {
public:
  void collectSource() {
      printf("Android: Collect source\n");
  }
  void compileToTarget() {
      printf("Android: Compile to target\n");
  }
};

void IDEBuild(CrossCompiler* compiler) {
  compiler->crossCompile();
}

int main(int argc, char** argv) {
  IDEBuild(new IPhoneCompiler());
  //IDEBuild(new AndroidCompiler());
  return 0;
}

我们可以针对不同的平台实现这个编译器，比如 Android 和 iPhone：

public class IPhoneCompiler extends CrossCompiler {
  protected void collectSource() {
    //anything specific to this class
  }
  protected void compileToTarget() {
    //iphone specific compilation
  }
}

public class AndroidCompiler extends CrossCompiler {
  protected void collectSource() {
    //anything specific to this class
  }
  protected void compileToTarget() {
    //android specific compilation
  }
}

在 C++/Java 中能够完美的工作，但是在 Go 中，使用结构体嵌套只能这么实现，让 IPhoneCompiler 和 AndroidCompiler 内嵌 CrossCompiler，参考 Go: TemplateMethod，代码如下所示：

package main

import (
  "fmt"
)

type CrossCompiler struct {
}

func (v CrossCompiler) crossCompile() {
  v.collectSource()
  v.compileToTarget()
}

func (v CrossCompiler) collectSource() {
  fmt.Println("CrossCompiler.collectSource")
}

func (v CrossCompiler) compileToTarget() {
  fmt.Println("CrossCompiler.compileToTarget")
}

type IPhoneCompiler struct {
  CrossCompiler
}

func (v IPhoneCompiler) collectSource() {
  fmt.Println("IPhoneCompiler.collectSource")
}

func (v IPhoneCompiler) compileToTarget() {
  fmt.Println("IPhoneCompiler.compileToTarget")
}

type AndroidCompiler struct {
  CrossCompiler
}

func (v AndroidCompiler) collectSource() {
  fmt.Println("AndroidCompiler.collectSource")
}

func (v AndroidCompiler) compileToTarget() {
  fmt.Println("AndroidCompiler.compileToTarget")
}

func main() {
  iPhone := IPhoneCompiler{}
  iPhone.crossCompile()
}

执行结果却让人手足无措：

# Expect
IPhoneCompiler.collectSource
IPhoneCompiler.compileToTarget

# Output
CrossCompiler.collectSource
CrossCompiler.compileToTarget

Go 并没有支持类继承体系和多态，Go 是面向对象却不是一般所理解的那种面向对象，用老子的话说“道可道，非常道”。

实际上在 OOAD 中，除了类继承之外，还有另外一个解决问题的思路就是组合 Composition，面向对象设计原则中有个很重要的就是 The Composite Reuse Principle (CRP)，Favor delegation over inheritance as a reuse mechanism，重用机制应该优先使用组合(代理)而不是类继承。类继承会丧失灵活性，而且访问的范围比组合要大；组合有很高的灵活性，另外组合使用另外对象的接口，所以能获得最小的信息。

C++ 如何使用组合代替继承实现模板方法？可以考虑让 CrossCompiler 使用其他的类提供的服务，或者说使用接口，比如 CrossCompiler 依赖于 ICompiler：

public interface ICompiler {
  //Template methods
  protected abstract void collectSource();
  protected abstract void compileToTarget();
}

public abstract class CrossCompiler {
  public ICompiler compiler;
  public final void crossCompile() {
    compiler.collectSource();
    compiler.compileToTarget();
  }
}

C 版本可以参考 C: CrossCompiler use Composition，代码如下所示：

// g++ compiler.cpp -o compiler && ./compiler
#include <stdio.h>

class ICompiler {
// Template methods.
public:
  virtual void collectSource() = 0;
  virtual void compileToTarget() = 0;
};

class CrossCompiler {
public:
  CrossCompiler(ICompiler* compiler) : c(compiler) {
  }
  void crossCompile() {
    beforeCompile();

    c->collectSource();
    c->compileToTarget();

    afterCompile();
  }
private:
  void beforeCompile() {
    printf("Before compile\n");
  }
  void afterCompile() {
    printf("After compile\n");
  }
  ICompiler* c;
};

class IPhoneCompiler : public ICompiler {
public:
  void collectSource() {
    printf("IPhone: Collect source\n");
  }
  void compileToTarget() {
    printf("IPhone: Compile to target\n");
  }
};

class AndroidCompiler : public ICompiler {
public:
  void collectSource() {
      printf("Android: Collect source\n");
  }
  void compileToTarget() {
      printf("Android: Compile to target\n");
  }
};

void IDEBuild(CrossCompiler* compiler) {
  compiler->crossCompile();
}

int main(int argc, char** argv) {
  IDEBuild(new CrossCompiler(new IPhoneCompiler()));
  //IDEBuild(new CrossCompiler(new AndroidCompiler()));
  return 0;
}

我们可以针对不同的平台实现这个 ICompiler，比如 Android 和 iPhone。这样从继承的类体系，变成了更灵活的接口的组合，以及对象直接服务的调用：

public class IPhoneCompiler implements ICompiler {
  protected void collectSource() {
    //anything specific to this class
  }
  protected void compileToTarget() {
    //iphone specific compilation
  }
}

public class AndroidCompiler implements ICompiler {
  protected void collectSource() {
    //anything specific to this class
  }
  protected void compileToTarget() {
    //android specific compilation
  }
}

在 Go 中，推荐用组合和接口，小的接口，大的对象。这样有利于只获得自己应该获取的信息，或者不会获得太多自己不需要的信息和函数，参考 Clients should not be forced to depend on methods they do not use. –Robert C. Martin，以及 The bigger the interface, the weaker the abstraction, Rob Pike。关于面向对象的原则在 Go 中的体现，参考 Go: SOLID 或中文版 Go: SOLID。

先看如何使用 Go 的思路实现前面的例子，跨平台编译器，Go Composition: Compiler，代码如下所示：

package main

import (
  "fmt"
)

type SourceCollector interface {
  collectSource()
}

type TargetCompiler interface {
  compileToTarget()
}

type CrossCompiler struct {
  collector SourceCollector
  compiler  TargetCompiler
}

func (v CrossCompiler) crossCompile() {
  v.collector.collectSource()
  v.compiler.compileToTarget()
}

type IPhoneCompiler struct {
}

func (v IPhoneCompiler) collectSource() {
  fmt.Println("IPhoneCompiler.collectSource")
}

func (v IPhoneCompiler) compileToTarget() {
  fmt.Println("IPhoneCompiler.compileToTarget")
}

type AndroidCompiler struct {
}

func (v AndroidCompiler) collectSource() {
  fmt.Println("AndroidCompiler.collectSource")
}

func (v AndroidCompiler) compileToTarget() {
  fmt.Println("AndroidCompiler.compileToTarget")
}

func main() {
  iPhone := IPhoneCompiler{}
  compiler := CrossCompiler{iPhone, iPhone}
  compiler.crossCompile()
}

这个方案中，将两个模板方法定义成了两个接口，CrossCompiler 使用了这两个接口，因为本质上 C++/Java 将它的函数定义为抽象函数，意思也是不知道这个函数如何实现。而 IPhoneCompiler 和 AndroidCompiler 并没有继承关系，而它们两个实现了这两个接口，供 CrossCompiler 使用；也就是它们之间的关系，从之前的强制绑定，变成了组合。

type SourceCollector interface {
    collectSource()
}

type TargetCompiler interface {
    compileToTarget()
}

type CrossCompiler struct {
    collector SourceCollector
    compiler  TargetCompiler
}

func (v CrossCompiler) crossCompile() {
    v.collector.collectSource()
    v.compiler.compileToTarget()
}

Rob Pike 在 Go Language: Small and implicit 中描述 Go 的类型和接口，第 29 页说：

  • Objects implicitly satisfy interfaces. A type satisfies an interface simply by implementing its methods. There is no "implements" declaration; interfaces are satisfied implicitly. 这种隐式的实现接口，实际中还是很灵活的，我们在 Refector 时可以将对象改成接口，缩小所依赖的接口时，能够不改变其他地方的代码。比如如果一个函数 foo(f *os.File)，最初依赖于 os.File，但实际上可能只是依赖于 io.Reader 就可以方便做 UTest，那么可以直接修改成 foo(r io.Reader) 所有地方都不用修改，特别是这个接口是新增的自定义接口时就更明显；
  • In Go, interfaces are usually small: one or two or even zero methods. 在 Go 中接口都比较小，非常小，只有一两个函数；但是对象却会比较大，会使用很多的接口。这种方式能够以最灵活的方式重用代码，而且保持接口的有效性和最小化，也就是接口隔离。

隐式实现接口有个很好的作用，就是两个类似的模块实现同样的服务时，可以无缝的提供服务，甚至可以同时提供服务。比如改进现有模块时，比如两个不同的算法。更厉害的时，两个模块创建的私有接口，如果它们签名一样，也是可以互通的，其实签名一样就是一样的接口，无所谓是不是私有的了。这个非常强大，可以允许不同的模块在不同的时刻升级，这对于提供服务的服务器太重要了。

比较被严重误认为是继承的，莫过于是 Go 的内嵌 Embeding，因为 Embeding 本质上还是组合不是继承，参考 Embeding is still composition。

Embeding 在 UTest 的 Mocking 中可以显著减少需要 Mock 的函数，比如 Mocking net.Conn，如果只需要 mock Read 和 Write 两个函数，就可以通过内嵌 net.Conn 来实现，这样 loopBack 也实现了整个 net.Conn 接口，不必每个接口全部写一遍：

type loopBack struct {
    net.Conn
    buf bytes.Buffer
}

func (c *loopBack) Read(b []byte) (int, error) {
    return c.buf.Read(b)
}

func (c *loopBack) Write(b []byte) (int, error) {
    return c.buf.Write(b)
}

Embeding 只是将内嵌的数据和函数自动全部代理了一遍而已，本质上还是使用这个内嵌对象的服务。Outer 内嵌了Inner，和 Outer 继承 Inner 的区别在于：内嵌 Inner 是不知道自己被内嵌，调用 Inner 的函数，并不会对 Outer 有任何影响，Outer 内嵌 Inner 只

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

最新收录
js简单实现百度地图雷达探测效果
大数据知识图谱——基于知识图谱+深度学习的大数据(KBQA)NLP医疗知识问答可视化系统（全网最详细讲解及源码/建议收藏）
C语言学习初级阶段（数据）——scanf读取标准输入
Java重载与重写
JAVA中final和static关键字
**curl: (7) Failed to connect to 192.168.31.126 port 26657: 拒绝连接**
Ubuntu配置FastGithub，可浏览网页和使用命令行操作
【c++篇】：从基础到实践--c++内存管理技巧与模版编程基础
剑指offer做题笔记java版(41-68）
解决了一个python Segmentation fault问题
;