Justin-刘清政的博客

26-结构体取代类

2019-03-10

Go 支持面向对象吗?

Go 并不是完全面向对象的编程语言。Go 官网回答了 Go 是否是面向对象语言,摘录如下。

可以说是,也可以说不是。虽然 Go 有类型和方法,支持面向对象的编程风格,但却没有类型的层次结构。Go 中的“接口”概念提供了一种不同的方法,我们认为它易于使用,也更为普遍。Go 也可以将结构体嵌套使用,这与子类化(Subclassing)类似,但并不完全相同。此外,Go 提供的特性比 C++ 或 Java 更为通用:子类可以由任何类型的数据来定义,甚至是内建类型(如简单的“未装箱的”整型)。这在结构体(类)中没有受到限制。

在接下来的教程里,我们会讨论如何使用 Go 来实现面向对象编程概念。与其它面向对象语言(如 Java)相比,Go 有很多完全不同的特性。

使用结构体,而非类

Go 不支持类,而是提供了[结构体]。结构体中可以添加[方法]。这样可以将数据和操作数据的方法绑定在一起,实现与类相似的效果。

为了加深理解,我们来编写一个示例吧。

在示例中,我们创建一个自定义[包],它帮助我们更好地理解,结构体是如何有效地取代类的。

在你的 Go 工作区创建一个名为 oop 的文件夹。在 opp 中再创建子文件夹 employee。在 employee 内,创建一个名为 employee.go 的文件。

文件夹结构会是这样:

1
workspacepath -> oop -> employee -> employee.go

请将 employee.go 里的内容替换为如下所示的代码。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
package employee

import (
"fmt"
)

type Employee struct {
FirstName string
LastName string
TotalLeaves int
LeavesTaken int
}

func (e Employee) LeavesRemaining() {
fmt.Printf("%s %s has %d leaves remaining", e.FirstName, e.LastName, (e.TotalLeaves - e.LeavesTaken))
}

在上述程序里,第 1 行指定了该文件属于 employee 包。而第 7 行声明了一个 Employee 结构体。在第 14 行,结构体 Employee 添加了一个名为 LeavesRemaining 的方法。该方法会计算和显示员工的剩余休假数。于是现在我们有了一个结构体,并绑定了结构体的方法,这与类很相似。

接着在 oop 文件夹里创建一个文件,命名为 main.go

现在目录结构如下所示:

1
2
workspacepath -> oop -> employee -> employee.go  
workspacepath -> oop -> main.go

main.go 的内容如下所示:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
package main

import "oop/employee"

func main() {
e := employee.Employee {
FirstName: "Sam",
LastName: "Adolf",
TotalLeaves: 30,
LeavesTaken: 20,
}
e.LeavesRemaining()
}

我们在第 3 行引用了 employee 包。在 main()(第 12 行),我们调用了 EmployeeLeavesRemaining() 方法。

由于有自定义包,这个程序不能在 go playground 上运行。你可以在你的本地运行,在 workspacepath/bin/oop 下输入命令 go install opp,程序会打印输出:

1
Sam Adolf has 10 leaves remaining

使用 New() 函数,而非构造器

我们上面写的程序看起来没什么问题,但还是有一些细节问题需要注意。我们看看当定义一个零值的 employee 结构体变量时,会发生什么。将 main.go 的内容修改为如下代码:

1
2
3
4
5
6
7
8
package main

import "oop/employee"

func main() {
var e employee.Employee
e.LeavesRemaining()
}

我们的修改只是创建一个零值的 Employee 结构体变量(第 6 行)。该程序会输出:

1
has 0 leaves remaining

你可以看到,使用 Employee 创建的零值变量没有什么用。它没有合法的姓名,也没有合理的休假细节。

在像 Java 这样的 OOP 语言中,是使用构造器来解决这种问题的。一个合法的对象必须使用参数化的构造器来创建。

Go 并不支持构造器。如果某类型的零值不可用,需要程序员来隐藏该类型,避免从其他包直接访问。程序员应该提供一种名为 NewT(parameters) 的 [函数],按照要求来初始化 T 类型的变量。按照 Go 的惯例,应该把创建 T 类型变量的函数命名为 NewT(parameters)。这就类似于构造器了。如果一个包只含有一种类型,按照 Go 的惯例,应该把函数命名为 New(parameters), 而不是 NewT(parameters)

让我修改一下原先的代码,使得每当创建 employee 的时候,它都是可用的。

首先应该让 Employee 结构体不可引用,然后创建一个 New 函数,用于创建 Employee 结构体变量。在 employee.go 中输入下面代码:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
package employee

import (
"fmt"
)

type employee struct {
firstName string
lastName string
totalLeaves int
leavesTaken int
}

func New(firstName string, lastName string, totalLeave int, leavesTaken int) employee {
e := employee {firstName, lastName, totalLeave, leavesTaken}
return e
}

func (e employee) LeavesRemaining() {
fmt.Printf("%s %s has %d leaves remaining", e.firstName, e.lastName, (e.totalLeaves - e.leavesTaken))
}

我们进行了一些重要的修改。我们把 Employee 结构体的首字母改为小写 e,也就是将 type Employee struct 改为了 type employee struct。通过这种方法,我们把 employee 结构体变为了不可引用的,防止其他包对它的访问。除非有特殊需求,否则也要隐藏所有不可引用的结构体的所有字段,这是 Go 的最佳实践。由于我们不会在外部包需要 employee 的字段,因此我们也让这些字段无法引用。

同样,我们还修改了 LeavesRemaining() 的方法。

现在由于 employee 不可引用,因此不能在其他包内直接创建 Employee 类型的变量。于是我们在第 14 行提供了一个可引用的 New 函数,该函数接收必要的参数,返回一个新创建的 employee 结构体变量。

这个程序还需要一些必要的修改,但现在先运行这个程序,理解一下当前的修改。如果运行当前程序,编译器会报错,如下所示:

1
go/src/constructor/main.go:6: undefined: employee.Employee

这是因为我们将 Employee 设置为不可引用,因此编译器会报错,提示该类型没有在 main.go 中定义。很完美,正如我们期望的一样,其他包现在不能轻易创建零值的 employee 变量了。我们成功地避免了创建不可用的 employee 结构体变量。现在创建 employee 变量的唯一方法就是使用 New 函数。

如下所示,修改 main.go 里的内容。

1
2
3
4
5
6
7
8
package main  

import "oop/employee"

func main() {
e := employee.New("Sam", "Adolf", 30, 20)
e.LeavesRemaining()
}

该文件唯一的修改就是第 6 行。通过向 New 函数传入所需变量,我们创建了一个新的 employee 结构体变量。

下面是修改后的两个文件的内容。

employee.go

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
package employee

import (
"fmt"
)

type employee struct {
firstName string
lastName string
totalLeaves int
leavesTaken int
}

func New(firstName string, lastName string, totalLeave int, leavesTaken int) employee {
e := employee {firstName, lastName, totalLeave, leavesTaken}
return e
}

func (e employee) LeavesRemaining() {
fmt.Printf("%s %s has %d leaves remaining", e.firstName, e.lastName, (e.totalLeaves - e.leavesTaken))
}

main.go

1
2
3
4
5
6
7
8
package main  

import "oop/employee"

func main() {
e := employee.New("Sam", "Adolf", 30, 20)
e.LeavesRemaining()
}

运行该程序,会输出:

1
Sam Adolf has 10 leaves remaining

现在你能明白了,虽然 Go 不支持类,但结构体能够很好地取代类,而以 New(parameters) 签名的方法可以替代构造器。

Tags: Go
使用支付宝打赏
使用微信打赏

点击上方按钮,请我喝杯咖啡!

扫描二维码,分享此文章