Go 系列教程 ——第 28 篇：多态

Posted 2021-03-11 marshhu

Go 通过接口来实现多态。我们已经讨论过，在 Go 语言中，我们是隐式地实现接口。一个类型如果定义了接口所声明的全部方法，那它就实现了该接口。现在我们来看看，利用接口，Go 是如何实现多态的。

使用接口实现多态

一个类型如果定义了接口的所有方法，那它就隐式地实现了该接口。

所有实现了接口的类型，都可以把它的值保存在一个接口类型的变量中。在 Go 中，我们使用接口的这种特性来实现多态。

通过一个程序我们来理解 Go 语言的多态，它会计算一个组织机构的净收益。为了简单起见，我们假设这个虚构的组织所获得的收入来源于两个项目：fixed billing 和 time and material。该组织的净收益等于这两个项目的收入总和。同样为了简单起见，我们假设货币单位是美元，而无需处理美分。因此货币只需简单地用 int 来表示。（我建议阅读 https://forum.golangbridge.org/t/what-is-the-proper-golang-equivalent-to-decimal-when-dealing-with-money/413 上的文章，学习如何表示美分。感谢 Andreas Matuschek 在评论区指出这一点。）

我们首先定义一个接口 Income。

type Income interface {
    calculate() int
    source() string
}

上面定义了接口 Interface，它包含了两个方法：calculate() 计算并返回项目的收入，而 source() 返回项目名称。

下面我们定义一个表示 FixedBilling 项目的结构体类型。

type FixedBilling struct {
    projectName string
    biddedAmount int
}

项目 FixedBillin 有两个字段：projectName 表示项目名称，而 biddedAmount 表示组织向该项目投标的金额。

TimeAndMaterial 结构体用于表示项目 Time and Material。

type TimeAndMaterial struct {
    projectName string
    noOfHours  int
    hourlyRate int
}

结构体 TimeAndMaterial 拥有三个字段名：projectName、noOfHours 和 hourlyRate。

下一步我们给这些结构体类型定义方法，计算并返回实际收入和项目名称。

func (fb FixedBilling) calculate() int {
    return fb.biddedAmount
}

func (fb FixedBilling) source() string {
    return fb.projectName
}

func (tm TimeAndMaterial) calculate() int {
    return tm.noOfHours * tm.hourlyRate
}

func (tm TimeAndMaterial) source() string {
    return tm.projectName
}

在项目 FixedBilling 里面，收入就是项目的投标金额。因此我们返回 FixedBilling类型的 calculate() 方法。

而在项目 TimeAndMaterial 里面，收入等于 noOfHours 和 hourlyRate 的乘积，作为 TimeAndMaterial 类型的 calculate() 方法的返回值。

我们还通过 source() 方法返回了表示收入来源的项目名称。

由于 FixedBilling 和 TimeAndMaterial 两个结构体都定义了 Income 接口的两个方法：calculate() 和 source()，因此这两个结构体都实现了 Income 接口。

我们来声明一个 calculateNetIncome 函数，用来计算并打印总收入。

func calculateNetIncome(ic []Income) {
    var netincome int = 0
    for _, income := range ic {
        fmt.Printf("Income From %s = $%d
", income.source(), income.calculate())
        netincome += income.calculate()
    }
    fmt.Printf("Net income of organisation = $%d", netincome)
}

上面的函数接收一个 Income 接口类型的切片作为参数。该函数会遍历这个接口切片，并依个调用 calculate() 方法，计算出总收入。该函数同样也会通过调用 source()显示收入来源。根据 Income 接口的具体类型，程序会调用不同的 calculate() 和 source() 方法。于是，我们在 calculateNetIncome 函数中就实现了多态。

如果在该组织以后增加了新的收入来源，calculateNetIncome 无需修改一行代码，就可以正确地计算总收入了。:)

最后就剩下这个程序的 main 函数了。

func main() {
    project1 := FixedBilling{projectName: "Project 1", biddedAmount: 5000}
    project2 := FixedBilling{projectName: "Project 2", biddedAmount: 10000}
    project3 := TimeAndMaterial{projectName: "Project 3", noOfHours: 160, hourlyRate: 25}
    incomeStreams := []Income{project1, project2, project3}
    calculateNetIncome(incomeStreams)
}

在上面的 main 函数中，我们创建了三个项目，有两个是 FixedBilling 类型，一个是 TimeAndMaterial 类型。接着我们创建了一个 Income 类型的切片，存放了这三个项目。由于这三个项目都实现了 Interface 接口，因此可以把这三个项目放入 Income 切片。最后我们将该切片作为参数，调用了 calculateNetIncome 函数，显示了项目不同的收益和收入来源。

以下完整的代码供你参考。

package main

import (
    "fmt"
)

type Income interface {
    calculate() int
    source() string
}

type FixedBilling struct {
    projectName string
    biddedAmount int
}

type TimeAndMaterial struct {
    projectName string
    noOfHours  int
    hourlyRate int
}

func (fb FixedBilling) calculate() int {
    return fb.biddedAmount
}

func (fb FixedBilling) source() string {
    return fb.projectName
}

func (tm TimeAndMaterial) calculate() int {
    return tm.noOfHours * tm.hourlyRate
}

func (tm TimeAndMaterial) source() string {
    return tm.projectName
}

func calculateNetIncome(ic []Income) {
    var netincome int = 0
    for _, income := range ic {
        fmt.Printf("Income From %s = $%d
", income.source(), income.calculate())
        netincome += income.calculate()
    }
    fmt.Printf("Net income of organisation = $%d", netincome)
}

func main() {
    project1 := FixedBilling{projectName: "Project 1", biddedAmount: 5000}
    project2 := FixedBilling{projectName: "Project 2", biddedAmount: 10000}
    project3 := TimeAndMaterial{projectName: "Project 3", noOfHours: 160, hourlyRate: 25}
    incomeStreams := []Income{project1, project2, project3}
    calculateNetIncome(incomeStreams)
}

在 playground 上运行

该程序会输出：

Income From Project 1 = $5000
Income From Project 2 = $10000
Income From Project 3 = $4000
Net income of organisation = $19000

新增收益流

假设前面的组织通过广告业务，建立了一个新的收益流（Income Stream）。我们可以看到添加它非常简单，并且计算总收益也很容易，我们无需对 calculateNetIncome 函数进行任何修改。这就是多态的好处。

我们首先定义 Advertisement 类型，并在 Advertisement 类型中定义 calculate()和 source() 方法。

type Advertisement struct {
    adName     string
    CPC        int
    noOfClicks int
}

func (a Advertisement) calculate() int {
    return a.CPC * a.noOfClicks
}

func (a Advertisement) source() string {
    return a.adName
}

Advertisement 类型有三个字段，分别是 adName、CPC（每次点击成本）和 noOfClicks（点击次数）。广告的总收益等于 CPC 和 noOfClicks 的乘积。

现在我们稍微修改一下 main 函数，把新的收益流添加进来。

func main() {
    project1 := FixedBilling{projectName: "Project 1", biddedAmount: 5000}
    project2 := FixedBilling{projectName: "Project 2", biddedAmount: 10000}
    project3 := TimeAndMaterial{projectName: "Project 3", noOfHours: 160, hourlyRate: 25}
    bannerAd := Advertisement{adName: "Banner Ad", CPC: 2, noOfClicks: 500}
    popupAd := Advertisement{adName: "Popup Ad", CPC: 5, noOfClicks: 750}
    incomeStreams := []Income{project1, project2, project3, bannerAd, popupAd}
    calculateNetIncome(incomeStreams)
}

我们创建了两个广告项目，即 bannerAd 和 popupAd。incomeStream 切片包含了这两个创建的广告项目。

package main

import (
    "fmt"
)

type Income interface {
    calculate() int
    source() string
}

type FixedBilling struct {
    projectName  string
    biddedAmount int
}

type TimeAndMaterial struct {
    projectName string
    noOfHours   int
    hourlyRate  int
}

type Advertisement struct {
    adName     string
    CPC        int
    noOfClicks int
}

func (fb FixedBilling) calculate() int {
    return fb.biddedAmount
}

func (fb FixedBilling) source() string {
    return fb.projectName
}

func (tm TimeAndMaterial) calculate() int {
    return tm.noOfHours * tm.hourlyRate
}

func (tm TimeAndMaterial) source() string {
    return tm.projectName
}

func (a Advertisement) calculate() int {
    return a.CPC * a.noOfClicks
}

func (a Advertisement) source() string {
    return a.adName
}

func calculateNetIncome(ic []Income) {
    var netincome int = 0
    for _, income := range ic {
        fmt.Printf("Income From %s = $%d
", income.source(), income.calculate())
        netincome += income.calculate()
    }
    fmt.Printf("Net income of organisation = $%d", netincome)
}

func main() {
    project1 := FixedBilling{projectName: "Project 1", biddedAmount: 5000}
    project2 := FixedBilling{projectName: "Project 2", biddedAmount: 10000}
    project3 := TimeAndMaterial{projectName: "Project 3", noOfHours: 160, hourlyRate: 25}
    bannerAd := Advertisement{adName: "Banner Ad", CPC: 2, noOfClicks: 500}
    popupAd := Advertisement{adName: "Popup Ad", CPC: 5, noOfClicks: 750}
    incomeStreams := []Income{project1, project2, project3, bannerAd, popupAd}
    calculateNetIncome(incomeStreams)
}

在 playground 中运行

上面程序会输出：

Income From Project 1 = $5000
Income From Project 2 = $10000
Income From Project 3 = $4000
Income From Banner Ad = $1000
Income From Popup Ad = $3750
Net income of organisation = $23750

你会发现，尽管我们新增了收益流，但却完全没有修改 calculateNetIncome 函数。这就是多态带来的好处。由于新的 Advertisement 同样实现了 Income 接口，所以我们能够向 incomeStreams 切片添加 Advertisement。calculateNetIncome 无需修改，因为它能够调用 Advertisement 类型的 calculate() 和 source() 方法。

作者：Nick Coghlan
译者：Noluye
校对：polaris1119

本文由 GCTT 原创编译，Go 中文网 荣誉推出