37 | 编程范式游记(8)- Go 语言的委托模式

我们再来看 Go 语言这个模式,Go 语言的这个模式挺好玩儿的。声明一个 struct,跟 C 很一样,然后直接把这个 struct 类型放到另一个 struct 里。

委托的简单示例

我们来看几个示例:

type Widget struct {
X, Y int
}
type Label struct {
Widget // Embedding (delegation)
Text string // Aggregation
X int // Override
}
func (label Label) Paint() {
// [0xc4200141e0] - Label.Paint("State")
fmt.Printf("[%p] - Label.Paint(%q)\n",
&label, label.Text)
}
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上面,

  • 我们声明了一个 Widget,其有 X,Y

  • 然后用它来声明一个 Label,直接把 Widget 委托进去;

  • 然后再给 Label 声明并实现了一个 Paint() 方法。

于是,我们就可以这样编程了:

label := Label{Widget{10, 10}, "State", 100}
// X=100, Y=10, Text=State, Widget.X=10
fmt.Printf("X=%d, Y=%d, Text=%s Widget.X=%d\n",
label.X, label.Y, label.Text,
label.Widget.X)
fmt.Println()
// {Widget:{X:10 Y:10} Text:State X:100}
// {{10 10} State 100}
fmt.Printf("%+v\n%v\n", label, label)
label.Paint()
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我们可以看到,如果有成员变量重名,则需要手动地解决冲突。

我们继续扩展代码。

先来一个 Button

type Button struct {
Label // Embedding (delegation)
}
func NewButton(x, y int, text string) Button {
return Button{Label{Widget{x, y}, text, x}}
}
func (button Button) Paint() { // Override
fmt.Printf("[%p] - Button.Paint(%q)\n",
&button, button.Text)
}
func (button Button) Click() {
fmt.Printf("[%p] - Button.Click()\n", &button)
}
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再来一个 ListBox

type ListBox struct {
Widget // Embedding (delegation)
Texts []string // Aggregation
Index int // Aggregation
}
func (listBox ListBox) Paint() {
fmt.Printf("[%p] - ListBox.Paint(%q)\n",
&listBox, listBox.Texts)
}
func (listBox ListBox) Click() {
fmt.Printf("[%p] - ListBox.Click()\n", &listBox)
}
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然后,声明两个接口用于多态:

type Painter interface {
Paint()
}
type Clicker interface {
Click()
}
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于是我们就可以这样泛型地使用(注意其中的两个 for 循环):

button1 := Button{Label{Widget{10, 70}, "OK", 10}}
button2 := NewButton(50, 70, "Cancel")
listBox := ListBox{Widget{10, 40},
[]string{"AL", "AK", "AZ", "AR"}, 0}
fmt.Println()
//[0xc4200142d0] - Label.Paint("State")
//[0xc420014300] - ListBox.Paint(["AL" "AK" "AZ" "AR"])
//[0xc420014330] - Button.Paint("OK")
//[0xc420014360] - Button.Paint("Cancel")
for _, painter := range []Painter{label, listBox, button1, button2} {
painter.Paint()
}
fmt.Println()
//[0xc420014450] - ListBox.Click()
//[0xc420014480] - Button.Click()
//[0xc4200144b0] - Button.Click()
for _, widget := range []interface{}{label, listBox, button1, button2} {
if clicker, ok := widget.(Clicker); ok {
clicker.Click()
}
}
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一个 Undo 的委托重构

上面这个是 Go 语中的委托和接口多态的编程方式,其实是面向对象和原型编程综合的玩法。这个玩法可不可以玩得更有意思呢?这是可以的。

首先,我们先声明一个数据容器,其中有 Add()Delete()Contains() 方法。还有一个转字符串的方法。

type IntSet struct {
data map[int]bool
}
func NewIntSet() IntSet {
return IntSet{make(map[int]bool)}
}
func (set *IntSet) Add(x int) {
set.data[x] = true
}
func (set *IntSet) Delete(x int) {
delete(set.data, x)
}
func (set *IntSet) Contains(x int) bool {
return set.data[x]
}
func (set *IntSet) String() string { // Satisfies fmt.Stringer interface
if len(set.data) == 0 {
return "{}"
}
ints := make([]int, 0, len(set.data))
for i := range set.data {
ints = append(ints, i)
}
sort.Ints(ints)
parts := make([]string, 0, len(ints))
for _, i := range ints {
parts = append(parts, fmt.Sprint(i))
}
return "{" + strings.Join(parts, ",") + "}"
}
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我们如下使用这个数据容器:

ints := NewIntSet()
for _, i := range []int{1, 3, 5, 7} {
ints.Add(i)
fmt.Println(ints)
}
for _, i := range []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} {
fmt.Print(i, ints.Contains(i), " ")
ints.Delete(i)
fmt.Println(ints)
}
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这个数据容器平淡无奇,我们想给它加一个 Undo 的功能。我们可以这样来:

type UndoableIntSet struct { // Poor style
IntSet // Embedding (delegation)
functions []func()
}
func NewUndoableIntSet() UndoableIntSet {
return UndoableIntSet{NewIntSet(), nil}
}
func (set *UndoableIntSet) Add(x int) { // Override
if !set.Contains(x) {
set.data[x] = true
set.functions = append(set.functions, func() { set.Delete(x) })
} else {
set.functions = append(set.functions, nil)
}
}
func (set *UndoableIntSet) Delete(x int) { // Override
if set.Contains(x) {
delete(set.data, x)
set.functions = append(set.functions, func() { set.Add(x) })
} else {
set.functions = append(set.functions, nil)
}
}
func (set *UndoableIntSet) Undo() error {
if len(set.functions) == 0 {
return errors.New("No functions to undo")
}
index := len(set.functions) - 1
if function := set.functions[index]; function != nil {
function()
set.functions[index] = nil // Free closure for garbage collection
}
set.functions = set.functions[:index]
return nil
}
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于是就可以这样使用了:

ints := NewUndoableIntSet()
for _, i := range []int{1, 3, 5, 7} {
ints.Add(i)
fmt.Println(ints)
}
for _, i := range []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} {
fmt.Println(i, ints.Contains(i), " ")
ints.Delete(i)
fmt.Println(ints)
}
fmt.Println()
for {
if err := ints.Undo(); err != nil {
break
}
fmt.Println(ints)
}
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但是,需要注意的是,我们用了一个新的 UndoableIntSet 几乎重写了所有的 IntSet 和 “写” 相关的方法,这样就可以把操作记录下来,然后 Undo 了。

但是,可能别的类也需要 Undo 的功能,我是不是要重写所有的需要这个功能的类啊?这样的代码类似,就是因为数据容器不一样,我就要去重写它们,这太二了。

我们能不能利用前面学到的泛型编程、函数式编程、IoC 等范式来把这个事干得好一些呢?当然是可以的。

如下所示:

  • 我们先声明一个 Undo[] 的函数数组(其实是一个栈)。

  • 并实现一个通用 Add()。其需要一个函数指针,并把这个函数指针存放到 Undo[] 函数数组中。

  • Undo() 的函数中,我们会遍历Undo[]函数数组,并执行之,执行完后就弹栈。

type Undo []func()
func (undo *Undo) Add(function func()) {
*undo = append(*undo, function)
}
func (undo *Undo) Undo() error {
functions := *undo
if len(functions) == 0 {
return errors.New("No functions to undo")
}
index := len(functions) - 1
if function := functions[index]; function != nil {
function()
functions[index] = nil // Free closure for garbage collection
}
*undo = functions[:index]
return nil
}
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那么我们的 IntSet 就可以改写成如下的形式:

type IntSet struct {
data map[int]bool
undo Undo
}
func NewIntSet() IntSet {
return IntSet{data: make(map[int]bool)}
}
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然后在其中的 AddDelete中实现 Undo 操作。

  • Add 操作时加入 Delete 操作的 Undo。
  • Delete 操作时加入 Add 操作的 Undo。
func (set *IntSet) Add(x int) {
if !set.Contains(x) {
set.data[x] = true
set.undo.Add(func() { set.Delete(x) })
} else {
set.undo.Add(nil)
}
}
func (set *IntSet) Delete(x int) {
if set.Contains(x) {
delete(set.data, x)
set.undo.Add(func() { set.Add(x) })
} else {
set.undo.Add(nil)
}
}
func (set *IntSet) Undo() error {
return set.undo.Undo()
}
func (set *IntSet) Contains(x int) bool {
return set.data[x]
}
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我们再次看到,Go 语言的 Undo 接口把 Undo 的流程给抽象出来,而要怎么 Undo 的事交给了业务代码来维护(通过注册一个 Undo 的方法)。这样在 Undo 的时候,就可以回调这个方法来做与业务相关的 Undo 操作了。

小结

这是不是和最一开始的 C++ 的泛型编程很像?也和 map、reduce、filter 这样的只关心控制流程,不关心业务逻辑的做法很像?而且,一开始用一个 UndoableIntSet 来包装IntSet类,到反过来在IntSet里依赖Undo类,这就是控制反转 IoC。

以下是《编程范式游记》系列文章的目录,方便你了解这一系列内容的全貌。这一系列文章中代码量很大,很难用音频体现出来,所以没有录制音频,还望谅解。

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精选留言

  • Yayu
    文章内容很棒,对于一位 golang 新手很有指导意义。但是,文章有大篇幅代码,只能在 APP 端看,不能在 web 端看。差评。
    2018-07-13
  • milley
    这样的代码和思维只能说赏心悦目!
    2018-02-06
  • sort.Ints(ints) parts := make([]string, 0, len(ints)) for _, i := range ints {


    这块要sort吗? 能否直接for (i=0;i<len)print ints[i]
    2018-02-06
  • 小破
    几个月前听到代码时间做节目,陈老师讲的内容让我感觉很实在,今天终于跟过来了😃
    2018-02-06
  • 湛泳豪
    声明为type Inset map[int]bool就不用写成set.data[x]=true这样了,直接set[x]=true就可以了。
    2018-02-08
  • Andylee
    这样写的undo在第一次插入过后,可以无限撤销了吧
    2018-02-06