用面向对象设计原则理解 Go 中 interface

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本文作者：刘丹冰Aceld，公众号同名

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{})
}

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         

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         

package main
import "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 -----
//intel
type 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...")
}

//kingston
type KingstonMemory struct {
    Memory
}

func (this *KingstonMemory) Storage() {
    fmt.Println("Kingston memory storage...")
}

//nvidia
type 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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