Go 面向?qū)ο缶幊唐ㄈ和ㄟ^(guò)組合實(shí)現(xiàn)類的繼承和方法重寫

一、概述

在前面兩篇教程中，學(xué)院君已經(jīng)介紹了 Go 語(yǔ)言不像 Java、PHP 等支持面向編程的語(yǔ)言那樣，支持 class 之類的關(guān)鍵字來(lái)定義類，而是通過(guò) type 關(guān)鍵字結(jié)合基本類型或者結(jié)構(gòu)體來(lái)自定義類型系統(tǒng)，此外，它也不支持通過(guò) extends 關(guān)鍵字來(lái)顯式定義類型之間的繼承關(guān)系。

所以，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，Go 語(yǔ)言并不是一門面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，至少不是面向?qū)ο缶幊痰淖罴堰x擇（Java 才是最根正苗紅的），不過(guò)我們可以基于它提供的一些特性來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊獭?/p>

要實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊?，就必須?shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊痰娜筇匦裕悍庋b、繼承和多態(tài)。

二、封裝

首先是封裝，這一點(diǎn)我們?cè)?a target="_blank" textvalue="上篇教程" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2">上篇教程中已經(jīng)詳細(xì)介紹過(guò)：將函數(shù)定義為歸屬某個(gè)自定義類型，這就等同于實(shí)現(xiàn)了類的成員方法，如果這個(gè)自定義類型是基于結(jié)構(gòu)體的，那么結(jié)構(gòu)體的字段可以看做是類的屬性。

三、繼承

然后是繼承，Go 雖然沒有直接提供繼承相關(guān)的語(yǔ)法實(shí)現(xiàn)，但是我們通過(guò)組合的方式間接實(shí)現(xiàn)類似功能，所謂組合，就是將一個(gè)類型嵌入到另一個(gè)類型，從而構(gòu)建新的類型結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)面向?qū)ο缶幊讨?，顯式定義繼承關(guān)系的弊端有兩個(gè)：一個(gè)是導(dǎo)致類的層級(jí)越來(lái)越復(fù)雜，另一個(gè)是影響了類的擴(kuò)展性，很多軟件設(shè)計(jì)模式的理念就是通過(guò)組合來(lái)替代繼承提高類的擴(kuò)展性。

我們來(lái)看一個(gè)例子，現(xiàn)在有一個(gè) Animal 結(jié)構(gòu)體類型，它有一個(gè)屬性 Name 用于表示該動(dòng)物的名稱，以及三個(gè)成員方法，分別用來(lái)獲取動(dòng)物叫聲、喜歡的食物和動(dòng)物的名稱：

type Animal struct {
    Name string
}

func (a Animal) Call() string {
    return "動(dòng)物的叫聲..."
}

func (a Animal) FavorFood() string {
    return "愛吃的食物..."
}

func (a Animal) GetName() string  {
    return a.Name
}

如果我們要定義一個(gè)繼承自該類型的子類 Dog，可以這么做：

type Dog struct {
    Animal
}

這里，我們?cè)?Dog 結(jié)構(gòu)體類型中，嵌入了 Animal 這個(gè)類型，這樣一來(lái)，我們就可以在 Dog 實(shí)例上訪問(wèn)所有 Animal 類型包含的屬性和方法：

func main() {
    animal := Animal{"中華田園犬"}
    dog := Dog{animal}

    fmt.Println(dog.GetName())
    fmt.Println(dog.Call())
    fmt.Println(dog.FavorFood())
}

上述代碼的打印結(jié)果如下：

中華田園犬
動(dòng)物的叫聲...
愛吃的食物...

這就相當(dāng)于通過(guò)組合實(shí)現(xiàn)了類與類之間的繼承功能。

四、多態(tài)

此外，我們還可以通過(guò)在子類中定義同名方法來(lái)覆蓋父類方法的實(shí)現(xiàn)，在面向?qū)ο缶幊讨羞@一術(shù)語(yǔ)叫做方法重寫，比如在上述 Dog 類型中，我們可以重寫 Call 方法和 FavorFood 方法的實(shí)現(xiàn)如下：

func (d Dog) FavorFood() string {
    return "骨頭"
}

func (d Dog) Call() string {
    return "汪汪汪"
}

當(dāng)我們?cè)賵?zhí)行 main 函數(shù)時(shí)，直接在 Dog 實(shí)例上調(diào)用 Call 方法或 FavorFood 方法時(shí)，調(diào)用的就是 Dog 類中定義的方法而不是 Animal 中定義的方法：

當(dāng)然，你可以可以像這樣繼續(xù)調(diào)用父類 Animal 中的方法：

fmt.Print(dog.Animal.Call())
fmt.Println(dog.Call())
fmt.Print(dog.Animal.FavorFood())
fmt.Println(dog.FavorFood())

只不過(guò) Go 語(yǔ)言不同于 Java、PHP 等面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，沒有專門提供引用父類實(shí)例的關(guān)鍵字罷了（super、parent 等），在 Go 語(yǔ)言中，設(shè)計(jì)哲學(xué)一切從簡(jiǎn)，沒有一個(gè)多余的關(guān)鍵字，所有的調(diào)用都是所見即所得。

這種同一個(gè)方法在不同情況下具有不同的表現(xiàn)方式，就是多態(tài)，在傳統(tǒng)面向?qū)ο缶幊讨?，多態(tài)還有另一個(gè)非常常見的使用場(chǎng)景 —— 類對(duì)接口的實(shí)現(xiàn)，Go 語(yǔ)言也支持此功能，關(guān)于這一塊我們放到后面接口部分單獨(dú)介紹。

五、更多細(xì)節(jié)

可以看到，與傳統(tǒng)面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言的繼承機(jī)制不同，這種組合的實(shí)現(xiàn)方式更加靈活，我們不用考慮單繼承還是多繼承，你想要繼承哪個(gè)類型的方法，直接組合進(jìn)來(lái)就好了。

多繼承同名方法沖突處理

需要注意組合的不同類型之間包含同名方法，比如 Animal 和 Pet 都包含了 GetName 方法，如果子類 Dog 沒有重寫該方法，直接在 Dog 實(shí)例上調(diào)用的話會(huì)報(bào)錯(cuò)：

...

type Pet struct {
    Name string
}

func (p Pet) GetName() string  {
    return p.Name
}

type Dog struct {
    Animal
    Pet
}

...

func main() {
    animal := Animal{"中華田園犬"}
    pet := Pet{"寵物狗"}
    dog := Dog{animal, pet}

    fmt.Println(dog.GetName())

    ...

}

執(zhí)行上述代碼會(huì)報(bào)錯(cuò)：

# command-line-arguments
chapter04/03-compose.go:49:17: ambiguous selector dog.GetName

除非你顯式指定調(diào)用哪個(gè)父類的方法：

fmt.Println(dog.Pet.GetName())

調(diào)整組合位置改變內(nèi)存布局

另外，我們還可以通過(guò)任意調(diào)整被組合類型的位置來(lái)改變類的內(nèi)存布局：

type Dog struct {
    Animal
    Pet
}

和

type Dog struct {
   Pet
   Animal
}

雖然上面兩個(gè) Dog 子類的功能一致，但是它們的內(nèi)存結(jié)構(gòu)不同。

繼承指針類型的屬性和方法

當(dāng)然，在 Go 語(yǔ)言中，你還可以以指針方式繼承某個(gè)類型的屬性和方法：

type Dog struct { 
    *Animal
}

這種情況下，除了傳入 Animal 實(shí)例的時(shí)候要傳入指針引用之外，其它調(diào)用無(wú)需修改：

func main() {
    animal := Animal{"中華田園犬"}
    pet := Pet{"寵物狗"}
    dog := Dog{&animal, pet}

    fmt.Println(dog.Animal.GetName())
    fmt.Print(dog.Animal.Call())
    fmt.Println(dog.Call())
    fmt.Print(dog.Animal.FavorFood())
    fmt.Println(dog.FavorFood())
}

當(dāng)我們通過(guò)組合實(shí)現(xiàn)類之間的繼承時(shí)，由于結(jié)構(gòu)體實(shí)例本身是值類型，如果傳入值字面量的話，實(shí)際上傳入的是結(jié)構(gòu)體實(shí)例的副本，對(duì)內(nèi)存耗費(fèi)更大，所以組合指針類型性能更好。

為組合類型設(shè)置別名

前面的示例調(diào)用父類方法時(shí)都直接引用的是組合類型（父類）的類型字面量，其實(shí)，我們還可以像基本類型一樣，為其設(shè)置別名，方便引用：

type Dog struct {
    animal *Animal
    pet Pet
}

...

func main() {
    animal := Animal{"中華田園犬"}
    pet := Pet{"寵物狗"}
    dog := Dog{&animal, pet}

   // 通過(guò) animal 引用 Animal 類型實(shí)例 
    fmt.Println(dog.animal.GetName())
    fmt.Print(dog.animal.Call())
    fmt.Println(dog.Call())
    fmt.Print(dog.animal.FavorFood())
    fmt.Println(dog.FavorFood())
}

關(guān)于 Go 語(yǔ)言如何通過(guò)組合實(shí)現(xiàn)類與類之間的繼承和方法重寫，學(xué)院君就簡(jiǎn)單介紹到這里，下篇教程，我們一起來(lái)看看 Go 語(yǔ)言是如何管理類屬性和方法的可見性的。

本篇教程的源碼可以在 Github 代碼倉(cāng)庫(kù)獲?。篽ttps://github.com/nonfu/golang-tutorial/blob/main/chapter04/03-compose.go。