方法

認(rèn)識(shí) Go 方法

• Go 語(yǔ)言從設(shè)計(jì)伊始，就不支持經(jīng)典的面向?qū)ο笳Z(yǔ)法元素，比如類、對(duì)象、繼承，等等，但 Go 語(yǔ)言仍保留了名為“方法（method）”的語(yǔ)法元素。當(dāng)然，Go 語(yǔ)言中的方法和面向?qū)ο笾械姆椒ú⒉皇且粯拥?。Go 引入方法這一元素，并不是要支持面向?qū)ο缶幊谭妒?，而?Go 踐行組合設(shè)計(jì)哲學(xué)的一種實(shí)現(xiàn)層面的需要。
  
  • Go 的方法也是以 func 關(guān)鍵字修飾的，并且和函數(shù)一樣，也包含方法名（對(duì)應(yīng)函數(shù)名）、參數(shù)列表、返回值列表與方法體（對(duì)應(yīng)函數(shù)體）。
  • 方法中的這幾個(gè)部分和函數(shù)聲明中對(duì)應(yīng)的部分，在形式與語(yǔ)義方面都是一致的，比如：方法名字首字母大小寫(xiě)決定該方法是否是導(dǎo)出方法；方法參數(shù)列表支持變長(zhǎng)參數(shù)；方法的返回值列表也支持具名返回值等。
  • 和由五個(gè)部分組成的函數(shù)聲明不同，Go 方法的聲明有六個(gè)組成部分，多的一個(gè)就是圖中的 receiver 部分。在 receiver 部分聲明的參數(shù)，Go 稱之為 receiver 參數(shù)，這個(gè) receiver 參數(shù)也是方法與類型之間的紐帶，也是方法與函數(shù)的最大不同。
    • Go 中的方法必須是歸屬于一個(gè)類型的，而 receiver 參數(shù)的類型就是這個(gè)方法歸屬的類型，或者說(shuō)這個(gè)方法就是這個(gè)類型的一個(gè)方法。
    • 這里的 receiver 參數(shù) srv 的類型為 *Server，那么我們可以說(shuō)，這個(gè)方法就是 *Server 類型的方法。
    • 每個(gè)方法只能有一個(gè) receiver 參數(shù)，Go 不支持在方法的 receiver 部分放置包含多個(gè) receiver 參數(shù)的參數(shù)列表，或者變長(zhǎng) receiver 參數(shù)。
    • 方法接收器（receiver）參數(shù)、函數(shù) / 方法參數(shù)，以及返回值變量對(duì)應(yīng)的作用域范圍，都是函數(shù) / 方法體對(duì)應(yīng)的顯式代碼塊。
    • receiver 部分的參數(shù)名不能與方法參數(shù)列表中的形參名，以及具名返回值中的變量名存在沖突，必須在這個(gè)方法的作用域中具有唯一性。
    • 除了 receiver 參數(shù)名字要保證唯一外，Go 語(yǔ)言對(duì) receiver 參數(shù)的基類型也有約束，那就是 receiver 參數(shù)的基類型本身不能為指針類型或接口類型。
    • Go 要求，方法聲明要與 receiver 參數(shù)的基類型聲明放在同一個(gè)包內(nèi)。
      • 我們不能為原生類型（諸如 int、float64、map 等）添加方法。
      • 不能跨越 Go 包為其他包的類型聲明新方法。
  • Go 語(yǔ)言中的方法的本質(zhì)就是，一個(gè)以方法的 receiver 參數(shù)作為第一個(gè)參數(shù)的普通函數(shù)。

方法集合與如何選擇 receiver 類型

receiver 參數(shù)類型對(duì) Go 方法的影響

• 我們直接來(lái)看下面例子中的兩個(gè) Go 方法，以及它們等價(jià)轉(zhuǎn)換后的函數(shù)：

  func (t T) M1() <=> F1(t T)
  func (t *T) M2() <=> F2(t *T)
  

• 首先，當(dāng) receiver 參數(shù)的類型為 T 時(shí)：
  • 當(dāng)我們選擇以 T 作為 receiver 參數(shù)類型時(shí)，M1 方法等價(jià)轉(zhuǎn)換為F1(t T)。
  • Go 函數(shù)的參數(shù)采用的是值拷貝傳遞，也就是說(shuō)，F(xiàn)1 函數(shù)體中的 t 是 T 類型實(shí)例的一個(gè)副本。
  • 這樣，我們?cè)?F1 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)中對(duì)參數(shù) t 做任何修改，都只會(huì)影響副本，而不會(huì)影響到原 T 類型實(shí)例。
  • 當(dāng)我們的方法 M1 采用類型為 T 的 receiver 參數(shù)時(shí)，代表 T 類型實(shí)例的 receiver 參數(shù)以值傳遞方式傳遞到 M1 方法體中的，實(shí)際上是 T 類型實(shí)例的副本，M1 方法體中對(duì)副本的任何修改操作，都不會(huì)影響到原 T 類型實(shí)例。
• 第二，當(dāng) receiver 參數(shù)的類型為 *T 時(shí)：
  • 當(dāng)我們選擇以 *T 作為 receiver 參數(shù)類型時(shí)，M2 方法等價(jià)轉(zhuǎn)換為F2(t *T)。
  • 我們傳遞給 F2 函數(shù)的 t 是 T 類型實(shí)例的地址，這樣 F2 函數(shù)體中對(duì)參數(shù) t 做的任何修改，都會(huì)反映到原 T 類型實(shí)例上。
  • 當(dāng)我們的方法 M2 采用類型為 *T 的 receiver 參數(shù)時(shí)，代表 *T 類型實(shí)例的 receiver 參數(shù)以值傳遞方式傳遞到 M2 方法體中的，實(shí)際上是 T 類型實(shí)例的地址，M2 方法體通過(guò)該地址可以對(duì)原 T 類型實(shí)例進(jìn)行任何修改操作。

選擇 receiver 參數(shù)類型的原則

• 第一個(gè)原則
  • *如果 Go 方法要把對(duì) receiver 參數(shù)代表的類型實(shí)例的修改，反映到原類型實(shí)例上，那么我們應(yīng)該選擇 T 作為 receiver 參數(shù)的類型。
  • 無(wú)論是 T 類型實(shí)例，還是 *T 類型實(shí)例，都既可以調(diào)用 receiver 為 T 類型的方法，也可以調(diào)用 receiver 為 *T 類型的方法。
• 第二個(gè)原則
  • 如果我們不需要在方法中對(duì)類型實(shí)例進(jìn)行修改呢？這個(gè)時(shí)候我們是為 receiver 參數(shù)選擇 T 類型還是 *T 類型呢？
  • 一般情況下，我們通常會(huì)為 receiver 參數(shù)選擇 T 類型，因?yàn)檫@樣可以縮窄外部修改類型實(shí)例內(nèi)部狀態(tài)的“接觸面”，也就是盡量少暴露可以修改類型內(nèi)部狀態(tài)的方法。
  • *考慮到 Go 方法調(diào)用時(shí)，receiver 參數(shù)是以值拷貝的形式傳入方法中的。那么，如果 receiver 參數(shù)類型的 size 較大，以值拷貝形式傳入就會(huì)導(dǎo)致較大的性能開(kāi)銷(xiāo)，這時(shí)我們選擇 T 作為 receiver 類型可能更好些。
• 第三個(gè)原則
  • 方法集合是用來(lái)判斷一個(gè)類型是否實(shí)現(xiàn)了某接口類型的唯一手段，可以說(shuō)，“方法集合決定了接口實(shí)現(xiàn)”。
    • Go 中任何一個(gè)類型都有屬于自己的方法集合，或者說(shuō)方法集合是 Go 類型的一個(gè)“屬性”。但不是所有類型都有自己的方法，比如 int 類型就沒(méi)有。所以，對(duì)于沒(méi)有定義方法的 Go 類型，我們稱其擁有空方法集合。
    • 接口類型相對(duì)特殊，它只會(huì)列出代表接口的方法列表，不會(huì)具體定義某個(gè)方法，它的方法集合就是它的方法列表中的所有方法，我們可以一目了然地看到。
    • Go 語(yǔ)言規(guī)定，*T 類型的方法集合包含所有以 *T 為 receiver 參數(shù)類型的方法，以及所有以 T 為 receiver 參數(shù)類型的方法。
    • 如果某類型 T 的方法集合與某接口類型的方法集合相同，或者類型 T 的方法集合是接口類型 I 方法集合的超集，那么我們就說(shuō)這個(gè)類型 T 實(shí)現(xiàn)了接口 I。
  • 如果 T 類型需要實(shí)現(xiàn)某個(gè)接口，那我們就要使用 T 作為 receiver 參數(shù)的類型，來(lái)滿足接口類型方法集合中的所有方法。
  • 如果 T 不需要實(shí)現(xiàn)某一接口，但 *T 需要實(shí)現(xiàn)該接口，那么根據(jù)方法集合概念，*T 的方法集合是包含 T 的方法集合的，這樣我們?cè)诖_定 Go 方法的 receiver 的類型時(shí)，參考原則一和原則二就可以了。

如何用類型嵌入模擬實(shí)現(xiàn)“繼承”

什么是類型嵌入

• 類型嵌入指的就是在一個(gè)類型的定義中嵌入了其他類型。Go 語(yǔ)言支持兩種類型嵌入，分別是接口類型的類型嵌入和結(jié)構(gòu)體類型的類型嵌入。
• 接口類型的類型嵌入
  • 接口類型聲明了由一個(gè)方法集合代表的接口，比如下面接口類型 E：

    type E interface {
    	M1()
    	M2()
    }
    

    • 這個(gè)接口類型 E 的方法集合，包含兩個(gè)方法，分別是 M1 和 M2，它們組成了 E 這個(gè)接口類型所代表的接口。
    • 如果某個(gè)類型實(shí)現(xiàn)了方法 M1 和 M2，我們就說(shuō)這個(gè)類型實(shí)現(xiàn)了 E 所代表的接口。
    • 此時(shí)，我們?cè)俣x另外一個(gè)接口類型 I，它的方法集合中包含了三個(gè)方法 M1、M2 和 M3，如下面代碼：

      type I interface {
      	M1()
      	M2()
      	M3()
      }
      

    • 接口類型 I 方法集合中的 M1 和 M2，與接口類型 E 的方法集合中的方法完全相同。在這種情況下，我們可以用接口類型 E 替代上面接口類型 I 定義中 M1 和 M2：

      type I interface {
      	EM
      	3()
      }
      

  • 在一個(gè)接口類型（I）定義中，嵌入另外一個(gè)接口類型（E）的方式，就是接口類型的類型嵌入。
  • 接口類型嵌入的語(yǔ)義就是新接口類型（如接口類型 I）將嵌入的接口類型（如接口類型 E）的方法集合，并入到自己的方法集合中。
• 結(jié)構(gòu)體類型的類型嵌入
  • Go 結(jié)構(gòu)體類型定義有另外一種形式，那就是帶有嵌入字段（Embedded Field）的結(jié)構(gòu)體定義。

    type T1 int
    type t2 struct{
    	n int
    	m int
    } 
    type I interface {
    	M1()
    } 
    type S1 struct {
    	T1
    	*t2
    	Ia
    	int
    	b string
    }
    

  • 這種以某個(gè)類型名、類型的指針類型名或接口類型名，直接作為結(jié)構(gòu)體字段的方式就叫做結(jié)構(gòu)體的類型嵌入，這些字段也被叫做嵌入字段（Embedded Field）。
  • 如果嵌入類型的名字是首字母大寫(xiě)的，那么也就說(shuō)明這個(gè)嵌入字段是可導(dǎo)出的。

類型嵌入與方法集合

• 嵌入類型的方法集合并入到新接口類型的方法集合中，并且，接口類型只能嵌入接口類型。而結(jié)構(gòu)體類型對(duì)嵌入類型的要求就比較寬泛了，可以是任意自定義類型或接口類型。
• 結(jié)構(gòu)體類型的方法集合，包含嵌入的接口類型的方法集合。
• 嵌入了其他類型的結(jié)構(gòu)體類型本身是一個(gè)代理，在調(diào)用其實(shí)例所代理的方法時(shí)，Go 會(huì)首先查看結(jié)構(gòu)體自身是否實(shí)現(xiàn)了該方法。
  • 如果實(shí)現(xiàn)了，Go 就會(huì)優(yōu)先使用結(jié)構(gòu)體自己實(shí)現(xiàn)的方法。
  • 如果沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，那么 Go 就會(huì)查找結(jié)構(gòu)體中的嵌入字段的方法集合中，是否包含了這個(gè)方法。
  • 如果多個(gè)嵌入字段的方法集合中都包含這個(gè)方法，那么我們就說(shuō)方法集合存在交集。
  • 這個(gè)時(shí)候，Go 編譯器就會(huì)因無(wú)法確定究竟使用哪個(gè)方法而報(bào)錯(cuò)。
• 結(jié)構(gòu)體類型嵌入接口類型在日常編碼中有一個(gè)妙用，就是可以簡(jiǎn)化單元測(cè)試的編寫(xiě)。
  • 由于嵌入某接口類型的結(jié)構(gòu)體類型的方法集合包含了這個(gè)接口類型的方法集合，這就意味著，這個(gè)結(jié)構(gòu)體類型也是它嵌入的接口類型的一個(gè)實(shí)現(xiàn)。
  • 即便結(jié)構(gòu)體類型自身并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口類型的任意一個(gè)方法，也沒(méi)有關(guān)系。
• 在結(jié)構(gòu)體類型中嵌入結(jié)構(gòu)體類型，為 Gopher 們提供了一種“實(shí)現(xiàn)繼承”的手段，外部的結(jié)構(gòu)體類型 T 可以“繼承”嵌入的結(jié)構(gòu)體類型的所有方法的實(shí)現(xiàn)。并且，無(wú)論是 T 類型的變量實(shí)例還是 *T 類型變量實(shí)例，都可以調(diào)用所有“繼承”的方法。
• Go 語(yǔ)言中，凡通過(guò)類型聲明語(yǔ)法聲明的類型都被稱為 defined 類型。
  • 對(duì)于那些基于接口類型創(chuàng)建的 defined 的接口類型，它們的方法集合與原接口類型的方法集合是一致的。
  • 對(duì)于基于非接口類型的 defined 類型創(chuàng)建的非接口類型，基于自定義非接口類型的 defined 類型的方法集合為空的事實(shí)，也決定了即便原類型實(shí)現(xiàn)了某些接口，基于其創(chuàng)建的 defined 類型也沒(méi)有“繼承”這一隱式關(guān)聯(lián)。也就是說(shuō)，新 defined 類型要想實(shí)現(xiàn)那些接口，仍然需要重新實(shí)現(xiàn)接口的所有方法。
• 無(wú)論原類型是接口類型還是非接口類型，類型別名都與原類型擁有完全相同的方法集合。

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到了這里，關(guān)于《Go 語(yǔ)言第一課》課程學(xué)習(xí)筆記（十三）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！