Golang系列(二)之面向对象编程

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  • 面向对象编程:

把一组数据结构和处理它们的方法组成对象(object),把相同行为的对象归纳为类(class),通过类的封装(encapsulation)隐藏内部细节,通过继承(inheritance)实现类的特化(specialization)[方法的重写,子类不同于父类的特性]/泛化(generalization)[共性,子类都拥有父类的特性],通过多态(polymorphism)实现基于对象类型的动态分派(dynamic dispatch)。

  • 面对对象思想:

面向对象思想是对现实世界事物的抽象,系统中一切事物皆为对象;对象是属性及其操作的封装体;对象可按其性质划分为类,对象成为类的实例;实例关系和继承关系是对象之间的静态关系;消息传递是对象之间动态联系的唯一形式,也是计算的唯一形式;方法是消息的序列。

(一)类型系统[类的声明]

类型系统:

  • 一组基本类型构成的“基本类型集合”;
  • “基本类型集合”上定义的一系列组合、运算、转换方法。

类型系统包括基础类型(byte、int、bool、float等);复合类型(数组、结构体、指针等);可以指向任何对象的类型(Any类型,类似Java的Object类型);值语义和引用语义;面向对象类型;接口。Go大多数类型为值语义,可以给任何类型添加方法(包括内置类型,不包括指针类型)。Any类型是空接口即interface{}。

1.方法

1、为类型添加方法[类方法声明],方法即为有接收者的函数
func (对象名 对象类型) 函数名(参数列表) (返回值列表)
可随时为某个对象添加方法即为某个方法添加归属对象(receiver),以方法为中心
在Go语言中没有隐藏的this指针,即显示传递,形参即为this,例如以下的形参为a。

type Integer int
func (a Integer) Less(b Integer) bool{ //表示a这个对象定义了Less这个方法,a可以为任意类型
return a<b
}
//类型基于值传递,如果要修改值需要传递指针
func (a *Integer) Add(b Integer){
*a+=b //通过指针传递来改变值
}

2.值语义和引用语义

值类型:b的修改并不会影响a的值

引用类型:b的修改会影响a的值

Go大多类型为值语义,包括基本类型:byte,int,string等;复合类型:数组,结构体(struct),指针等

//2、值语义和引用语义
b=a
b.Modify()
 
//值类型
var a=[3]int{1,2,3}
b:=a
b[1]++
fmt.Println(a,b) //a=[1,2,3] b=[1,3,3]
//引用类型
a:=[3]int{1,2,3}
b:=&a //b指向a,即为a的地址,对b指向的值改变实际上就是对a的改变(数组本身就是一种地址指向)
b[1]++
fmt.Println(a,*b) //a=[1,3,3] b=[1,3,3] //*b,取地址指向的值

3.结构体

3、结构体[类属性的声明]
struct的功能类似Java的class,可实现嵌套组合(类似继承的功能)
struct实际上就是一种复合类型,只是对类中的属性进行定义赋值,并没有对方法进行定义,方法可以随时定义绑定到该类的对象上,更具灵活性。可利用嵌套组合来实现类似继承的功能避免代码重复

type Rect struct{ //定义矩形类
x,y float64 //类型只包含属性,并没有方法
width,height float64
}
func (r *Rect) Area() float64{ //为Rect类型绑定Area的方法,*Rect为指针引用可以修改传入参数的值
return r.width*r.height //方法归属于类型,不归属于具体的对象,声明该类型的对象即可调用该类型的方法
}

(二)初始化[实例化对象]

数据初始化的内建函数new()与make(),二者都是用来分配空间。区别如下:

  • new()
  1. func new(Type) *Type
  2. 内置函数 new 分配空间。传递给new 函数的是一个类型,不是一个值。返回值是指向这个新分配的零值的指针
  • make()
  1. func make(Type, size IntegerType) Type
  2. 内建函数 make 分配并且初始化 一个 slice, 或者 map 或者 chan 对象。 并且只能是这三种对象。 和 new 一样,第一个参数是 类型,不是一个值。 但是make 的返回值就是这个类型(即使一个引用类型),而不是指针。 具体的返回值,依赖具体传入的类型。
//创建实例
rect1:=new(Rect) //new一个对象
rect2:=&Rect{} //为赋值默认值,bool默认值为false,int默认为零值0,string默认为空字符串
rect3:=&Rect{0,0,100,200} //取地址并赋值,按声明的变量顺序依次赋值
rect4:=&Rect{width:100,height:200} //按变量名赋值不按顺序赋值
//构造函数:没有构造参数的概念,通常由全局的创建函数NewXXX来实现构造函数的功能
func NewRect(x,y,width,height float64) *Rect{
return &Rect{x,y,width,height} //利用指针来改变传入参数的值达到类似构造参数的效果
}
//方法的重载,Go不支持方法的重载(函数同名,参数不同)
//v …interface{}表示参数不定的意思,其中v是slice类型,及声明不定参数,可以传入任意参数,实现类似方法的重载
func (poem *Poem) recite(v ...interface{}) {
fmt.Println(v)
}

(三)匿名组合[继承]

组合,即方法代理,例如A包含B,即A通过消息传递的形式代理了B的方法,而不需要重复写B的方法。

继承是指这样一种能力:它可以使用现有类的所有功能,并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展继承主要为了代码复用,继承也可以扩展已存在的代码模块(类)。

严格来讲,继承是“a kind of ”,即子类是父类的一种,例如student是person的一种;组合是“a part of”,即父类是子类中的一部分,例如眼睛是头部的一部分。

//1、匿名组合的方式实现了类似Java继承的功能,可以实现多继承
type Base struct{
Name string
}
func (base *Base) Foo(){...} //Base的Foo()方法
func (base *Base) Bar(){...} //Base的Bar()方法
type Foo struct{
Base //通过组合的方式声明了基类,即继承了基类
...
}
func (foo *Foo) Bar(){
foo.Base.Bar() //并改写了基类的方法,该方法实现时先调用基类的Bar()方法
... //如果没有改写即为继承,调用foo.Foo()和调用foo.Base.Foo()的作用的一样的
}
//修改内存布局
type Foo struct{
... //其他成员信息
Base
}
//以指针方式组合
type Foo struct{
*Base //以指针方式派生,创建Foo实例时,需要外部提供一个Base类实例的指针
...
}
//名字冲突问题,组合内外如果出现名字重复问题,只会访问到最外层,内层会被隐藏,不会报错,即类似java中方法覆盖/重写。
type X struct{
Name string
}
type Y struct{
X //Y.X.Name会被隐藏,内层会被隐藏
Name string //只会访问到Y.Name,只会调用外层属性
}

(四)可见性[封装]

封装,也就是把客观事物封装成抽象的类,并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作,对不可信的进行信息隐藏。

封装的本质或目的其实程序对信息(数据)的控制力。封装分为两部分:该隐藏的隐藏,该暴露的暴露。封装可以隐藏实现细节,使得代码模块化。

Go中用大写字母开头来表示public,可以包外访问;小写字母开头来表示private,只能包内访问;访问性是包级别非类型级别
如果可访问性是类型一致的,可以加friend关键字表示朋友关系可互相访问彼此的私有成员(属性和方法)

type Rect struct{
X,Y float64
Width,Height float64 //字母大写开头表示该属性可以由包外访问到
}
func (r *Rect) area() float64{ //字母小写开头表示该方法只能包内调用
return r.Width*r.Height
}

(五)接口[多态]

多态性(polymorphisn)是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术,赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。

简而言之,就是允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针

即一个引用变量倒底会指向哪个类的实例对象,该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法,必须在由程序运行期间才能决定。不修改程序代码就可以改变程序运行时所绑定的具体代码,让程序可以选择多个运行状态,这就是多态性。多态分为编译时多态(静态多态)和运行时多态(动态多态),编译时多态一般通过方法重载实现,运行时多态一般通过方法重写实现

5.1接口概念

接口即一组方法的集合,定义了对象的一组行为,方法包含实际的代码。换句话说,一个接口就是定义(规范或约束),而方法就是实现,接口的作用应该是将定义与实现分离,降低耦合度。习惯用“er”结尾来命名,例如“Reader”。接口与对象的关系是多对多,即一个对象可以实现多个接口,一个接口也可以被多个对象实现。

接口是Go语言整个类型系统的基石,其他语言的接口是不同组件之间的契约的存在,对契约的实现是强制性的,必须显式声明实现了该接口,这类接口称之为“侵入式接口”。而Go语言的接口是隐式存在,只要实现了该接口的所有函数则代表已经实现了该接口,并不需要显式的接口声明。

  • 接口的比喻

你的电脑上只有一个USB接口。这个USB接口可以接MP3,数码相机,摄像头,鼠标,键盘等。。。所有的上述硬件都可以公用这个接口,有很好的扩展性,该USB接口定义了一种规范,只要实现了该规范,就可以将不同的设备接入电脑,而设备的改变并不会对电脑本身有什么影响(低耦合)。

  • 面向接口编程

接口表示调用者和设计者的一种约定,在多人合作开发同一个项目时,事先定义好相互调用的接口可以大大提高开发的效率。接口是用类来实现的,实现接口的类必须严格按照接口的声明来实现接口提供的所有功能。有了接口,就可以在不影响现有接口声明的情况下,修改接口的内部实现,从而使兼容性问题最小化。
当其他设计者调用了接口后,就不能再随意更改接口的定义,否则项目开发者事先的约定就失去了意义。但是可以在类中修改相应的代码,完成需要改动的内容。

5.2非侵入式接口

非侵入式接口:一个类只需要实现了接口要求的所有函数就表示实现了该接口,并不需要显式声明

type File struct{
//类的属性
}
//File类的方法
func (f *File) Read(buf []byte) (n int,err error)
func (f *File) Write(buf []byte) (n int,err error)
func (f *File) Seek(off int64,whence int) (pos int64,err error)
func (f *File) Close() error
//接口1:IFile
type IFile interface{
Read(buf []byte) (n int,err error)
Write(buf []byte) (n int,err error)
Seek(off int64,whence int) (pos int64,err error)
Close() error
}
//接口2:IReader
type IReader interface{
Read(buf []byte) (n int,err error)
}
//接口赋值,File类实现了IFile和IReader接口,即接口所包含的所有方法
var file1 IFile = new(File)
var file2 IReader = new(File)

5.3接口赋值

只要类实现了该接口的所有方法,即可将该类赋值给这个接口,接口主要用于多态化方法。即对接口定义的方法,不同的实现方式。

接口赋值:
1)将对象实例赋值给接口

 

type IUSB interface{
//定义IUSB的接口方法
}
//方法定义在类外,绑定该类,以下为方便,备注写在类中
type MP3 struct{
//实现IUSB的接口,具体实现方式是MP3的方法
}
type Mouse struct{
//实现IUSB的接口,具体实现方式是Mouse的方法
}
//接口赋值给具体的对象实例MP3
var usb IUSB =new(MP3)
usb.Connect()
usb.Close()
//接口赋值给具体的对象实例Mouse
var usb IUSB =new(Mouse)
usb.Connect()
usb.Close()


2)将接口赋值给另一个接口

  1. 只要两个接口拥有相同的方法列表(与次序无关),即是两个相同的接口,可以相互赋值
  2. 接口赋值只需要接口A的方法列表是接口B的子集(即假设接口A中定义的所有方法,都在接口B中有定义),那么B接口的实例可以赋值给A的对象。反之不成立,即子接口B包含了父接口A,因此可以将子接口的实例赋值给父接口。
  3. 即子接口实例实现了子接口的所有方法,而父接口的方法列表是子接口的子集,则子接口实例自然实现了父接口的所有方法,因此可以将子接口实例赋值给父接口。
type Writer interface{ //父接口
Write(buf []byte) (n int,err error)
}
type ReadWriter interface{ //子接口
Read(buf []byte) (n int,err error)
Write(buf []byte) (n int,err error)
}
var file1 ReadWriter=new(File) //子接口实例
var file2 Writer=file1 //子接口实例赋值给父接口

5.4接口查询

若要在 switch 外判断一个接口类型是否实现了某个接口,可以使用“逗号 ok ”

value, ok := Interfacevariable.(implementType)

其中 Interfacevariable 是接口变量(接口值),implementType 为实现此接口的类型,value 返回接口变量实际类型变量的值,如果该类型实现了此接口返回 true。

//判断file1接口指向的对象实例是否是File类型
var file1 Writer=...
if file5,ok:=file1.(File);ok{
...
}

5.5接口类型查询

在 Go 中,要判断传递给接口值的变量类型,可以在使用 type switch 得到。(type)只能在 switch 中使用。

// 另一个实现了 I 接口的 R 类型
type R struct { i int }
func (p *R) Get() int { return p.i }
func (p *R) Put(v int) { p.i = v }
 
func f(p I) {
switch t := p.(type) { // 判断传递给 p 的实际类型
case *S: // 指向 S 的指针类型
case *R: // 指向 R 的指针类型
case S: // S 类型
case R: // R 类型
default: //实现了 I 接口的其他类型
}
}

5.6接口组合

 

//接口组合类似类型组合,只不过只包含方法,不包含成员变量
type ReadWriter interface{ //接口组合,避免代码重复
Reader //接口Reader
Writer //接口Writer
}

5.7Any类型[空接口]

每种类型都能匹配到空接口:interface{}。空接口类型对方法没有任何约束(因为没有方法),它能包含任意类型,也可以实现到其他接口类型的转换。如果传递给该接口的类型变量实现了转换后的接口则可以正常运行,否则出现运行时错误。

//interface{}即为可以指向任何对象的Any类型,类似Java中的Object类
var v1 interface{}=struct{X int}{1}
var v2 interface{}="abc"
 
func DoSomething(v interface{}) { //该函数可以接收任何类型的参数,因为任何类型都实现了空接口
// ...
}

5.8接口的代码示例

//接口animal
type Animal interface {
Speak() string
}
//Dog类实现animal接口
type Dog struct {
}
 
func (d Dog) Speak() string {
return "Woof!"
}
//Cat类实现animal接口
type Cat struct {
}
 
func (c Cat) Speak() string {
return "Meow!"
}
//Llama实现animal接口
type Llama struct {
}
 
func (l Llama) Speak() string {
return "?????"
}
//JavaProgrammer实现animal接口
type JavaProgrammer struct {
}
 
func (j JavaProgrammer) Speak() string {
return "Design patterns!"
}
//主函数
func main() {
animals := []Animal{Dog{}, Cat{}, Llama{}, JavaProgrammer{}} //利用接口实现多态
for _, animal := range animals {
fmt.Println(animal.Speak()) //打印不同实现该接口的类的方法返回值
}
}

 

 

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posted on 2018-10-31 17:16  &大飞  阅读(98)  评论(0编辑  收藏  举报

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