Go语言中的面向对象

Posted 2021-11-03 xxnn

前言

如果说最纯粹的面向对象语言，我觉得是Java无疑。而且Java语言的面向对象也是很直观，很容易理解的。class是基础，其他都是要写在class里的。

最近学习了Go语言，有了一些对比和思考。虽然我还没有完全领悟Go语言“Less is more”的编程哲学，思考的方式还是习惯从Java的角度出发，但是我还是深深的喜欢上了这门语言。

这篇文章仅是我学习过程中的一些想法，欢迎留言探讨，批评指正。

 

封装

Java中的封装

Java语言中，封装是自然而来的，也是强制的。你所写的代码，都要属于某个类，某个class文件。类的属性封装了数据，方法则是对这些数据的操作。通过private和public来控制数据的可访问性。

每个类（java文件），自然的就是一个对象的模板。

Go中的封装

Go语言并不是完全面向对象的。其实Go语言中并没有类和对象的概念。

首先，Go语言是完全可以写成面向过程风格的。Go语言中有很多的function是不属于任何对象的。（以前我写过一些ABAP语言，ABAP是从面向过程转为支持面向对象的语言，所以也是有类似的function的）。

然后，Go语言中，封装有包范围的封装和结构体范围的封装。

在Java语言中，我们组织程序的方式一般是通过project-package-class。每个class，对应一个文件，文件名和class名相同。其实我觉得这样组织是很清晰也很直观的。

在Go语言中，只有一个package的概念。package就是一个文件夹。在这个文件夹下的所有文件，都是属于这个package的。这些文件可以任意起名字，只要在文件头加上package名字

package handler

 

那么这个文件就是属于这个package的。在package内部所有的变量是互相可见的，是不可以重复的。

你可以这样理解：文件夹（package）就是你封装的一个单元（比如你想封装一个Handler处理一些问题）。里边其实只有一个文件，但是为了管理方便，你把它拆成了好几个文件（FileHandler、ImageHandler、HTTPHandler、CommonUtils），但其实这些文件写成一个和写成几个，他们之间的变量都是互相可见的。

如果变量是大写字母开头命名，那么对包外可见。如果是小写则包外不可见。

其实一开始我是很不习惯这种封装方式的，因为写Java的时候是难以想象一个文件里的变量在另一个文件里也可见的。

Go中的另外一种封装，就是结构体struct。没错，类似C语言中的struct，我们把一些变量用一个struct封装在一起。

type Dog struct {
	Name string
	Age  int64
	Sex  int
}

 

我们还可以给struct添加方法，做法就是把一个function指定给某个struct。

func (dog *Dog) bark() {
	fmt.Println("wangwang")
}　

 

这时候看起来是不是很有面向对象的感觉了？起码我们有对象（struct）和方法（绑定到struct的function）了，是不是？具体的Go语法不在这里过多探讨。

继承

封装只是基础，为继承和多态提供可能。继承和多态才是面向对象最有意思也最有用的地方。

Java中的继承

Java语言中，继承通过extends关键字实现。有非常清晰的父类和子类的概念以及继承关系。Java不支持多继承。

Go中的继承

Go语言中其实并没有继承。看到这里你可能会说：什么鬼？面向对象语言里没有继承？好吧其实一开始我也是懵逼的。但是Go中确实只是提供了一种伪继承，通过embedding实现的“伪”继承。

type father struct {
   Name string
   Age  int
}

type son struct {
   father
   hobby string
}

type son2 struct {
   someFather father
   hobby      string
}

　　

如上代码所示，在son中声明一个匿名的father类型结构体，那么son伪继承了father，而son2则仅仅是把father作为一个属性使用。

son中可以直接使用father中的Name、Age等属性，不需要写成son.father.Name，直接写成son.Name即可。如果father有方法，也遵循同理。

但为什么说是伪继承呢？

在Java的继承原则上，子类继承了父类，不光是子类可以复用父类的代码，而且子类是可以当做父类来使用的。参见面向对象六大原则之一的里氏替换原则。即在需要用到父类的地方，我用了一个子类，应该是可以正常工作的。

然而Go中的这种embedding，son和father完全是两个类型，如果在需要用father的地方直接放上一个son，编译是不通过的。

关于Go语言中的这种伪继承，我还踩过一个深坑，以后会分享出来。

看起来Go语言中的继承是不是更像一种提供了语法糖的has-a的关系，并不是is-a的关系。说到这里，可能有的人会说Go语言这是搞什么，没有继承还怎么愉快的玩耍。又有的人可能觉得：没错，就是要干掉继承，组合优于继承。

其实关于继承或是组合的问题，我查了很多说法，目前我个人认同如下观点：

继承VS组合

	继承	组合
优点	创建子类的对象时，无须创建父类的对象	不破坏封装，整体类与局部类之间松耦合，彼此相对独立
	子类能自动继承父类的接口	具有较好的可扩展性
		支持动态组合。在运行时，整体对象可以选择不同类型的局部对象
		整体类可以对局部类进行包装，封装局部类的接口，提供新的接口
缺点	子类不能改变父类的接口	整体类不能自动获得和局部类同样的接口
	破坏封装，子类与父类之间紧密耦合，子类依赖于父类的实现，子类缺乏独立性	创建整体类的对象时，需要创建所有局部类的对象
	不支持动态继承。在运行时，子类无法选择不同的父类
	支持扩展，但是往往以增加系统结构的复杂度为代价

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

那么什么时候用继承，什么时候用组合呢？

1. 除非考虑使用多态，否则优先使用组合。
2. 要实现类似”多重继承“的设计的时候，使用组合。
3. 要考虑多态又要考虑实现“多重继承”的时候，使用组合+接口。

多态

我认为多态是面向对象编程中最重要的部分。

By the way，方法重载也是多态的一种。但是Go语言中是不支持方法重载的。

两种语言都支持方法重写（Go中的伪继承，son如果重写了father中的方法，默认是会使用son的方法的）。

不过要注意的是，在Java中重写父类的非抽象方法，已经违背了里氏替换原则。而Go语言中是没有抽象方法一说的。

 

Go中的多态采用和javascript一样的鸭式辩型：如果一只鸟走路像鸭子，叫起来像鸭子，那么它就是一只鸭子。

在Java中，我们要显式的使用implements关键字，声明一个类实现了某个接口，才能将这个类当做这个接口的一个实现来使用。在Go中，没有implements关键字。只要一个struct实现了某个接口规定的所有方法，就认为它实现了这个接口。

type Animal interface {
	bark()
}

type Dog struct {
	Name string
	Age  int64
	Sex  int
}

func (dog *Dog) bark() {
	fmt.Println("wangwang")
}

　　

如上代码，Dog实现了Animal接口，无需任何显式声明。

让我们先从一个简单的多态开始。猫和狗都是动物，猫叫起来是miaomiao的，狗叫起来是wagnwang的。

Java代码：

import java.io.*;
class test  
{
	public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception
	{
		Animal animal;
		animal= new Cat();
		animal.shout();
		animal = new Dog();
		animal.shout();
	}
}

abstract class Animal{
    abstract void shout();
}

class Cat extends Animal{
    public void shout(){
        System.out.println("miaomiao");
    }
}

class Dog extends Animal{
    public void shout(){
        System.out.println("wangwang");
    }
}

　　

输出如下：

miaomiao
wangwang

　　

但是我们在继承的部分已经说过了，Go的继承是伪继承，“子类”和“父类”并不是同一种类型。如果我们尝试通过继承来实现多态，是行不通的。

Go代码：

package main

import (
   "fmt"
)

func main() {
   var animal Animal
   animal = &Cat{}
   animal.shout()
   animal = &Dog{}
   animal.shout()
}

type Animal struct {
}

type Cat struct {
   //伪继承
   Animal
}

type Dog struct {
   //伪继承
   Animal
}

func (a *Animal) shout() {
   //Go has no abstract method
}

func (c *Cat) shout() {
   fmt.Println("miaomiao")
}

func (d *Dog) shout() {
   fmt.Println("wangwang")
}

　　

　　

上边的代码是编译报错的。输出如下：

# command-line-arguments
dome/demo.Go:9:9: cannot use Cat literal (type *Cat) as type Animal in assignment
dome/demo.Go:11:9: cannot use Dog literal (type *Dog) as type Animal in assignment

　　

其实就算是在Java里，如果不考虑代码复用，我们也是首先推荐接口而不是抽象类的。那么我们把上边的实现改进一下。

Java代码：

import java.io.*;
class test  
{
	public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception
	{
		Animal animal;
		animal= new Cat();
		animal.shout();
		animal = new Dog();
		animal.shout();
	}
}

interface Animal{
    void shout();
}

class Cat implements Animal{
    public void shout(){
        System.out.println("miaomiao");
    }
}

class Dog implements Animal{
    public void shout(){
        System.out.println("wangwang");
    }
}

　　

输出如下：

miaomiao
wangwang

　　

Go里边的接口是鸭式辩型，代码如下：

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	var animal Animal
	animal = &Cat{}
	animal.shout()
	animal = &Dog{}
	animal.shout()
}

type Animal interface {
	shout()
}

type Cat struct {
}

type Dog struct {
}

func (c *Cat) shout() {
	fmt.Println("miaomiao")
}

func (d *Dog) shout() {
	fmt.Println("wangwang")
}

　　

输出如下：

miaomiao
wangwang

　　

看起来很棒对不对。那我们为什么不直接都用接口呢？还要继承和抽象类干什么？这里我们来捋一捋一个老生常谈的问题：接口和抽象类的区别。

这里引用了知乎用户chao wang的观点。感兴趣的请前往他的回答。

abstract class的核心在于，我知道一类物体的部分行为（和属性），但是不清楚另一部分的行为（和属性），所以我不能自己实例化（不知道的这部分）。如我们的例子，abstract class是Animal，那么我们可以定义他们胎生，恒定体温，run()等共同的行为，但是具体到“叫”这个行为时，得留着让非abstract的狗和猫等等子类具体实现。

interface的核心在于，我只知道这个物体能干什么，具体是什么不需要遵从类的继承关系。如果我们定一个Shouter interface，狗有狗的叫法，猫有猫的叫法，只要能叫的对象都可以有shout()方法，只要这个对象实现了Shouter接口，我们就能把它当shouter使用，让它叫。

所以abstract class和interface是不能互相替代的，interface不能定义（它只做了声明）共同的行为，事实上它也不能定义“非常量”的变量。而abstract class只是一种分类的抽象，它不能横跨类别来描述一类行为，它使得针对“别的分类方式”的抽象变得无法实现（所以需要接口来帮忙）。

 

考虑这样一个需求：猫和狗都会跑，并且它们跑起来没什么区别。我们并不想在Cat类和Dog类里边都实现一遍同样的run方法。所以我们引入一个父类：四足动物Quadruped

Java代码：

import java.io.*;
class test  
{
	public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception
	{
		Animal animal;
		animal= new Cat();
		animal.shout();
		animal.run();
		animal = new Dog();
		animal.shout();
		animal.run();
	}
}

interface Animal{
    void shout();
    void run();
}

abstract class Quadruped implements Animal{
    abstract public void shout();
    public void run(){
        System.out.println("running with four legs");
    }
}

class Cat extends Quadruped{
    public void shout(){
        System.out.println("miaomiao");
    }
}

class Dog extends Quadruped{
    public void shout(){
        System.out.println("wangwang");
    }
}

　　

输出如下：

miaomiao
running with four legs
wangwang
running with four legs

　　

Go语言中是没有抽象类的，那我们尝试用Embedding来实现代码复用：

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	var animal Animal
	animal = &Cat{}
	animal.shout()
	animal.run()
	animal = &Dog{}
	animal.shout()
	animal.run()
}

type Animal interface {
	shout()
	run()
}

type Quadruped struct {
}

type Cat struct {
	Quadruped
}

type Dog struct {
	Quadruped
}

func (q *Quadruped) run() {
	fmt.Println("running with four legs")
}

func (c *Cat) shout() {
	fmt.Println("miaomiao")
}

func (d *Dog) shout() {
	fmt.Println("wangwang")
}

　　

输出如下：

miaomiao
running with four legs
wangwang
running with four legs

　　

但是由于Go语言并没有抽象类，所以Quadruped是可以被实例化的。但是它并没有shout方法，所以它并不能被当做Animal使用，尴尬。当然我们可以给Quadruped加上shout方法，那么我们如何保证Quadruped类不会被错误的实例化并使用呢？

换句话说，我期望通过对抽象类的非抽象方法的继承来实现代码的复用，通过接口和抽象方法来实现（符合里氏替换原则的）多态，那么如果有一个非抽象的父类出现（其实Java里也很容易出现），很可能会破坏这一规则。

 

其实Go语言是有它自己的编程逻辑的，我这里也只是通过Java的角度来解读Go语言中如何实现初步的面向对象。关于Go中的类型转换和类型断言，留在以后探讨吧。

如果本文对你有帮助，请点赞鼓励一下吧^_^