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2020
03-14

用面向对象设计原则理解 Go 中 interface

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interface接口

        

        interface 是GO语言的基础特性之一。可以理解为一种类型的规范或者约定。它跟java,C# 不太一样,不需要显示说明实现了某个接口,它没有继承或子类或“implements”关键字,只是通过约定的形式,隐式的实现interface 中的方法即可。因此,Golang 中的 interface 让编码更灵活、易扩展。


        如何理解go 语言中的interface ?只需记住以下三点即可。

1、interface是方法声明的集合

2、任何类型的对象实现了在interface接口中声明的全部方法,则表明该类型实现了接口。

3、interface可以作为一种数据类型,实现了该接口的任何对象都可以给对应的接口类型变量赋值。


注意:

a.interface可以被任意对象实现,一个类型/对象也可以实现多个interface.

b.方法不能重载,如eat(), eat(s string)不能同时存在

 示例代码        


package main import "fmt" type Phone interface { call()} type NokiaPhone struct {} func (nokiaPhone NokiaPhone) call() { fmt.Println("I am Nokia, I can call you!")} type ApplePhone struct {} func (iPhone ApplePhone) call() { fmt.Println("I am Apple Phone, I can call you!")} func main() { var phone Phone phone = new(NokiaPhone) phone.call()  phone = new(ApplePhone) phone.call()}


        上述中体现了interface接口的语法,在main函数中,也体现了多态的特性。
同样一个phone的抽象接口,分别指向不同的实体对象,调用的call()方法,打印的效果不同,那么就是体现出了多态的特性。


2面向对象中的开闭原则


       

 平铺式的模块设计        


        那么作为interface数据类型,他存在的意义在哪呢?实际上是为了满足一些面向对象的编程思想。我们知道,软件设计的最高目标就是高内聚,低耦合。那么其中有一个设计原则叫开闭原则。什么是开闭原则呢,接下来我们看一个例子:

package main import "fmt" //我们要写一个类,Banker银行业务员type Banker struct {} //存款业务func (this *Banker) Save() { fmt.Println( "进行了 存款业务...")} //转账业务func (this *Banker) Transfer() { fmt.Println( "进行了 转账业务...")} //支付业务func (this *Banker) Pay() { fmt.Println( "进行了 支付业务...")} func main() { banker := &Banker{}  banker.Save() banker.Transfer() banker.Pay()} 

            代码很简单,就是一个银行业务员,他可能拥有很多的业务,比如Save()存款、Transfer()转账、Pay()支付等。那么如果这个业务员模块只有这几个方法还好,但是随着我们的程序写的越来越复杂,银行业务员可能就要增加方法,会导致业务员模块越来越臃肿。

        这样的设计会导致,当我们去给Banker添加新的业务的时候,会直接修改原有的Banker代码,那么Banker模块的功能会越来越多,出现问题的几率也就越来越大,假如此时Banker已经有99个业务了,现在我们要添加第100个业务,可能由于一次的不小心,导致之前99个业务也一起崩溃,因为所有的业务都在一个Banker类里,他们的耦合度太高,Banker的职责也不够单一,代码的维护成本随着业务的复杂正比成倍增大。



 开闭设计原则        


         那么,如果我们拥有接口, interface这个东西,那么我们就可以抽象一层出来,制作一个抽象的Banker模块,然后提供一个抽象的方法。分别根据这个抽象模块,去实现支付Banker(实现支付方法),转账Banker(实现转账方法)
如下:


        那么依然可以搞定程序的需求。然后,当我们想要给Banker添加额外功能的时候,之前我们是直接修改Banker的内容,现在我们可以单独定义一个股票Banker(实现股票方法),到这个系统中。而且股票Banker的实现成功或者失败都不会影响之前的稳定系统,他很单一,而且独立。

所以以上,当我们给一个系统添加一个功能的时候,不是通过修改代码,而是通过增添代码来完成,那么就是开闭原则的核心思想了。所以要想满足上面的要求,是一定需要interface来提供一层抽象的接口的。

golang代码实现如下:

package main import "fmt" //抽象的银行业务员type AbstractBanker interface{ DoBusi() //抽象的处理业务接口} //存款的业务员type SaveBanker struct { //AbstractBanker} func (sb *SaveBanker) DoBusi() { fmt.Println("进行了存款")} //转账的业务员type TransferBanker struct { //AbstractBanker} func (tb *TransferBanker) DoBusi() { fmt.Println("进行了转账")} //支付的业务员type PayBanker struct { //AbstractBanker} func (pb *PayBanker) DoBusi() { fmt.Println("进行了支付")} func main() { //进行存款 sb := &SaveBanker{} sb.DoBusi()  //进行转账 tb := &TransferBanker{} tb.DoBusi()  //进行支付 pb := &PayBanker{} pb.DoBusi() }

当然我们也可以根据AbstractBanker设计一个小框架

//实现架构层(基于抽象层进行业务封装-针对interface接口进行封装)func BankerBusiness(banker AbstractBanker) { //通过接口来向下调用,(多态现象) banker.DoBusi()}

那么main中可以如下实现业务调用:

func main() { //进行存款    BankerBusiness(&SaveBanker{}) //进行存款    BankerBusiness(&TransferBanker{}) //进行存款 BankerBusiness(&PayBanker{})}



开闭原则定义:

        一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭。
        简单的说就是在修改需求的时候,应该尽量通过扩展来实现变化,而不是通过修改已有代码来实现变化。





3接口的意义

        

        好了,现在interface已经基本了解,那么接口的意义最终在哪里呢,想必现在你已经有了一个初步的认知,实际上接口的最大的意义就是实现多态的思想,就是我们可以根据interface类型来设计API接口,那么这种API接口的适应能力不仅能适应当下所实现的全部模块,也适应未来实现的模块来进行调用。 调用未来可能就是接口的最大意义所在吧,这也是为什么架构师那么值钱,因为良好的架构师是可以针对interface设计一套框架,在未来许多年却依然适用。


4面向对象中的依赖倒转原则

        


 耦合度极高的模块设计        




package main import "fmt" // === > 奔驰汽车 <===type Benz struct { //...} func (this *Benz) Run() { fmt.Println("Benz is running...")} // === > 宝马汽车  <===type BMW struct { //...} func (this *BMW) Run() { fmt.Println("BMW is running ...")} //===> 司机张三  <===type Zhang3 struct { //...} func (zhang3 *Zhang3) DriveBenZ(benz *Benz) { fmt.Println("zhang3 Drive Benz") benz.Run()} func (zhang3 *Zhang3) DriveBMW(bmw *BMW) { fmt.Println("zhang3 drive BMW") bmw.Run()} //===> 司机李四 <===type Li4 struct { //...} func (li4 *Li4) DriveBenZ(benz *Benz) { fmt.Println("li4 Drive Benz") benz.Run()} func (li4 *Li4) DriveBMW(bmw *BMW) { fmt.Println("li4 drive BMW") bmw.Run()} func main() { //业务1 张3开奔驰 benz := &Benz{} zhang3 := &Zhang3{} zhang3.DriveBenZ(benz)  //业务2 李四开宝马 bmw := &BMW{} li4 := &Li4{} li4.DriveBMW(bmw)}


        我们来看上面的代码和图中每个模块之间的依赖关系,实际上并没有用到任何的interface接口层的代码,显然最后我们的两个业务 张三开奔驰李四开宝马,程序中也都实现了。但是这种设计的问题就在于,小规模没什么问题,但是一旦程序需要扩展,比如我现在要增加一个丰田汽车 或者 司机王五, 那么模块和模块的依赖关系将成指数级递增,想蜘蛛网一样越来越难维护和捋顺。



 面向抽象层的依赖倒转设计        


        如上图所示,如果我们在设计一个系统的时候,将模块分为3个层次,抽象层、实现层、业务逻辑层。那么,我们首先将抽象层的模块和接口定义出来,这里就需要了interface接口的设计,然后我们依照抽象层,依次实现每个实现层的模块,在我们写实现层代码的时候,实际上我们只需要参考对应的抽象层实现就好了,实现每个模块,也和其他的实现的模块没有关系,这样也符合了上面介绍的开闭原则。这样实现起来每个模块只依赖对象的接口,而和其他模块没关系,依赖关系单一。系统容易扩展和维护。
        我们在指定业务逻辑也是一样,只需要参考抽象层的接口来业务就好了,抽象层暴露出来的接口就是我们业务层可以使用的方法,然后可以通过多态的线下,接口指针指向哪个实现模块,调用了就是具体的实现方法,这样我们业务逻辑层也是依赖抽象成编程。
        我们就将这种的设计原则叫做依赖倒转原则


来一起看一下修改的代码:

package main import "fmt" // ===== >   抽象层  < ========type Car interface { Run()} type Driver interface { Drive(car Car)} // ===== >   实现层  < ========type BenZ struct { //...} func (benz * BenZ) Run() { fmt.Println("Benz is running...")} type Bmw struct { //...} func (bmw * Bmw) Run() { fmt.Println("Bmw is running...")} type Zhang_3 struct { //...} func (zhang3 *Zhang_3) Drive(car Car) { fmt.Println("Zhang3 drive car") car.Run()} type Li_4 struct { //...} func (li4 *Li_4) Drive(car Car) { fmt.Println("li4 drive car") car.Run()}  // ===== >   业务逻辑层  < ========func main() { //张3 开 宝马 var bmw Car bmw = &Bmw{}  var zhang3 Driver zhang3 = &Zhang_3{}  zhang3.Drive(bmw)  //李4 开 奔驰 var benz Car benz = &BenZ{}  var li4 Driver li4 = &Li_4{}  li4.Drive(benz)}



 依赖倒转小案例        


题目

模拟组装2台电脑


--- 抽象层 ---

            有显卡Card 方法display,有内存Memory 方法storage,有处理器CPU 方法calculate

--- 实现层 ---

            有 Intel因特尔公司 、产品有(显卡、内存、CPU),有 Kingston 公司, 产品有(内存3),有 NVIDIA 公司, 产品有(显卡)

--- 逻辑层 ---

1. 组装一台Intel系列的电脑,并运行  2. 组装一台 Intel CPU Kingston内存 NVIDIA显卡的电脑,并运行

package mainimport "fmt" //------  抽象层 -----type Card interface{ Display()} type Memory interface { Storage()} type CPU interface { Calculate()} type Computer struct { cpu CPU mem Memory card Card} func NewComputer(cpu CPU, mem Memory, card Card) *Computer{ return &Computer{ cpu:cpu, mem:mem, card:card, }} func (this *Computer) DoWork() { this.cpu.Calculate() this.mem.Storage() this.card.Display()} //------  实现层 -----//inteltype IntelCPU struct { CPU} func (this *IntelCPU) Calculate() { fmt.Println("Intel CPU 开始计算了...")} type IntelMemory struct { Memory} func (this *IntelMemory) Storage() { fmt.Println("Intel Memory 开始存储了...")} type IntelCard struct { Card} func (this *IntelCard) Display() { fmt.Println("Intel Card 开始显示了...")} //kingstontype KingstonMemory struct { Memory} func (this *KingstonMemory) Storage() { fmt.Println("Kingston memory storage...")} //nvidiatype NvidiaCard struct { Card} func (this *NvidiaCard) Display() { fmt.Println("Nvidia card display...")}//------  业务逻辑层 -----func main() { //intel系列的电脑 com1 := NewComputer(&IntelCPU{}, &IntelMemory{}, &IntelCard{}) com1.DoWork()  //杂牌子 com2 := NewComputer(&IntelCPU{}, &KingstonMemory{}, &NvidiaCard{}) com2.DoWork()}

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