Go 語言 封裝

原文鏈接：https://gopl-zh.github.io/ch6/ch6-06.html

6.6. 封裝

一個對象的變量或者方法如果對調(diào)用方是不可見的話，一般就被定義為“封裝”。封裝有時候也被叫做信息隱藏，同時也是面向?qū)ο缶幊套铌P(guān)鍵的一個方面。

Go語言只有一種控制可見性的手段：大寫首字母的標(biāo)識符會從定義它們的包中被導(dǎo)出，小寫字母的則不會。這種限制包內(nèi)成員的方式同樣適用于struct或者一個類型的方法。因而如果我們想要封裝一個對象，我們必須將其定義為一個struct。

這也就是前面的小節(jié)中IntSet被定義為struct類型的原因，盡管它只有一個字段：

type IntSet struct {
    words []uint64
}

當(dāng)然，我們也可以把IntSet定義為一個slice類型，但這樣我們就需要把代碼中所有方法里用到的s.words用*s替換掉了：

type IntSet []uint64

盡管這個版本的IntSet在本質(zhì)上是一樣的，但它也允許其它包中可以直接讀取并編輯這個slice。換句話說，相對于*s這個表達(dá)式會出現(xiàn)在所有的包中，s.words只需要在定義IntSet的包中出現(xiàn)（譯注：所以還是推薦后者吧的意思）。

這種基于名字的手段使得在語言中最小的封裝單元是package，而不是像其它語言一樣的類型。一個struct類型的字段對同一個包的所有代碼都有可見性，無論你的代碼是寫在一個函數(shù)還是一個方法里。

封裝提供了三方面的優(yōu)點(diǎn)。首先，因?yàn)檎{(diào)用方不能直接修改對象的變量值，其只需要關(guān)注少量的語句并且只要弄懂少量變量的可能的值即可。

第二，隱藏實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，可以防止調(diào)用方依賴那些可能變化的具體實(shí)現(xiàn)，這樣使設(shè)計(jì)包的程序員在不破壞對外的api情況下能得到更大的自由。

把bytes.Buffer這個類型作為例子來考慮。這個類型在做短字符串疊加的時候很常用，所以在設(shè)計(jì)的時候可以做一些預(yù)先的優(yōu)化，比如提前預(yù)留一部分空間，來避免反復(fù)的內(nèi)存分配。又因?yàn)锽uffer是一個struct類型，這些額外的空間可以用附加的字節(jié)數(shù)組來保存，且放在一個小寫字母開頭的字段中。這樣在外部的調(diào)用方只能看到性能的提升，但并不會得到這個附加變量。Buffer和其增長算法我們列在這里，為了簡潔性稍微做了一些精簡：

type Buffer struct {
    buf     []byte
    initial [64]byte
    /* ... */
}

// Grow expands the buffer's capacity, if necessary,
// to guarantee space for another n bytes. [...]
func (b *Buffer) Grow(n int) {
    if b.buf == nil {
        b.buf = b.initial[:0] // use preallocated space initially
    }
    if len(b.buf)+n > cap(b.buf) {
        buf := make([]byte, b.Len(), 2*cap(b.buf) + n)
        copy(buf, b.buf)
        b.buf = buf
    }
}

封裝的第三個優(yōu)點(diǎn)也是最重要的優(yōu)點(diǎn)，是阻止了外部調(diào)用方對對象內(nèi)部的值任意地進(jìn)行修改。因?yàn)閷ο髢?nèi)部變量只可以被同一個包內(nèi)的函數(shù)修改，所以包的作者可以讓這些函數(shù)確保對象內(nèi)部的一些值的不變性。比如下面的Counter類型允許調(diào)用方來增加counter變量的值，并且允許將這個值reset為0，但是不允許隨便設(shè)置這個值（譯注：因?yàn)閴焊驮L問不到）：

type Counter struct { n int }
func (c *Counter) N() int     { return c.n }
func (c *Counter) Increment() { c.n++ }
func (c *Counter) Reset()     { c.n = 0 }

只用來訪問或修改內(nèi)部變量的函數(shù)被稱為setter或者getter，例子如下，比如log包里的Logger類型對應(yīng)的一些函數(shù)。在命名一個getter方法時，我們通常會省略掉前面的Get前綴。這種簡潔上的偏好也可以推廣到各種類型的前綴比如Fetch，F(xiàn)ind或者Lookup。

package log
type Logger struct {
    flags  int
    prefix string
    // ...
}
func (l *Logger) Flags() int
func (l *Logger) SetFlags(flag int)
func (l *Logger) Prefix() string
func (l *Logger) SetPrefix(prefix string)

Go的編碼風(fēng)格不禁止直接導(dǎo)出字段。當(dāng)然，一旦進(jìn)行了導(dǎo)出，就沒有辦法在保證API兼容的情況下去除對其的導(dǎo)出，所以在一開始的選擇一定要經(jīng)過深思熟慮并且要考慮到包內(nèi)部的一些不變量的保證，未來可能的變化，以及調(diào)用方的代碼質(zhì)量是否會因?yàn)榘囊稽c(diǎn)修改而變差。

封裝并不總是理想的。 雖然封裝在有些情況是必要的，但有時候我們也需要暴露一些內(nèi)部內(nèi)容，比如：time.Duration將其表現(xiàn)暴露為一個int64數(shù)字的納秒，使得我們可以用一般的數(shù)值操作來對時間進(jìn)行對比，甚至可以定義這種類型的常量：

const day = 24 * time.Hour
fmt.Println(day.Seconds()) // "86400"

另一個例子，將IntSet和本章開頭的geometry.Path進(jìn)行對比。Path被定義為一個slice類型，這允許其調(diào)用slice的字面方法來對其內(nèi)部的points用range進(jìn)行迭代遍歷；在這一點(diǎn)上，IntSet是沒有辦法讓你這么做的。

這兩種類型決定性的不同：geometry.Path的本質(zhì)是一個坐標(biāo)點(diǎn)的序列，不多也不少，我們可以預(yù)見到之后也并不會給他增加額外的字段，所以在geometry包中將Path暴露為一個slice。相比之下，IntSet僅僅是在這里用了一個[]uint64的slice。這個類型還可以用[]uint類型來表示，或者我們甚至可以用其它完全不同的占用更小內(nèi)存空間的東西來表示這個集合，所以我們可能還會需要額外的字段來在這個類型中記錄元素的個數(shù)。也正是因?yàn)檫@些原因，我們讓IntSet對調(diào)用方不透明。

在這章中，我們學(xué)到了如何將方法與命名類型進(jìn)行組合，并且知道了如何調(diào)用這些方法。盡管方法對于OOP編程來說至關(guān)重要，但他們只是OOP編程里的半邊天。為了完成OOP，我們還需要接口。Go里的接口會在下一章中介紹。