由鸭子测试看 Go 语言的接口实现

由鸭子测试看 Go 语言的接口实现

2022-10-14
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语言

由鸭子测试看 Go 语言的接口实现 #

「If it looks like a duck, swims like a duck, and quacks like a duck, then it probably is a duck.」

中文:「如果一只鸟它走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子,那么这只鸟就可以被称为鸭子。」

这便是「鸭子测试」,它是一种判定思想。这句话据记载来源于美国的一个诗人,叫詹姆斯·惠特科姆·莱利,他曾说过或写过这样一句话:

「When I see a bird that walks like a duck and swims like a duck and quacks like a duck, I call that bird a duck.」

中文:「当我看到一只鸟像鸭子一样走路,像鸭子一样游泳,像鸭子一样呱呱叫,我就叫它鸭子。」

无法确定莱利写这句诗的具体时间,不过绝不会晚于 1916 年,因为这一年莱利人去世了。在 1916 年,计算机都还没有诞生。关于「鸭子测试」的思想,最先并不是应用在计算机领域,而是政治领域。1946 年,也就是 ENIAC 计算机诞生的那一年,美国有个工会领导在一个公开集会中这样指责一个共产主义者:

「我无法证明你是共产主义者。但当我看见一只鸟叫得像鸭子,游得像鸭子,也走得像鸭子,长着羽毛也有脚蹼,还和鸭子在一起,那我当然会判断它是个鸭子。」

这句话很讽刺,且无理。

历史上也曾有记者用「鸭子测试」的逻辑,去指责另一个人的独裁行为:

「我无法证明你是一位独裁者。但当我看见一个人他说话像独裁者,行动像独裁者,还身处独裁者的机构和组织之中,和独裁者在一起,那我当然会认为他就是一名独裁者。」

「鸭子测试」的思想之所以在多个领域被人们乐于运用,在于它是一种归纳思想。它不严谨,但却能普遍被人们在有限范围内接受。后来计算机诞生以后,这个判定思想又被应用于编程之中,并派生出一种「鸭子类型(duck typing)」。所谓鸭子类型,顾名思义就是可以应用鸭子测试判定或与之有关的类型。

如果你还没有理解这种编程中的「鸭子类型」,我在这里尝试翻译一下:

假设类型 I 有 A、B、C 三个方法。如果对象 O 既实现了方法 A,也实现了方法 B,又实现了方法 C,那么我们便可以认为对象 O 就是 I 类型。

鸭子类型有时候在动态语言中,被用于实现多态。下面看一个多态的例子,它是Python语言的。

 1class ClassA:
 2    def print(self):
 3        print(10 x in class a.)
 4
 5class ClassB:
 6    def print(self):
 7        print(in class b.)
 8
 9def printIt(instance):
10    instance.print()
11
12def demo():
13    instance = ClassA()
14    printIt(instance)
15    instance = ClassB()
16    printIt(instance)

作为同一个变量 instance,当我们准备调用它的 print 方法的时候,它既可以是 ClassA,也可以是 ClassB。在实例方法 print 被调用的时候,两个类型完全可以有不同的表现。在这个类型中,我们可以认为 ClassA 和 ClassB 是一对鸭子类型。

动态语言的这种「鸭子类型」方便性,既是它的优点,也是它的缺点。它可以让程序员不必费力地像 Java 那样先定义接口然后再实现接口,可以直接调用,只要方法存在。缺点也很明显,如果代码有问题,例如调用了没有定义的方法,异常只有在运行时才会爆发出来。静态类型的编译型语言就没有这个缺陷,变量都有严格的类型,类型上有什么方法,没有什么方法,在编译的时候就能提前确定并暴露给开发者,这是静态语言的优点。

Go 语言作为高级编程语言的后起之秀,它兼具了静态语言和动态语言在类型设计上的优点,它既让开发者没有类型声明之累,又可以在编译阶段就确定类型错误。在这一点上,Go 语言是怎么做到了呢?

就是依靠「鸭子测试」的判定思想,下面看一个 Go 语言实现接口的例子。

 1type IGreeting interface {
 2	say()
 3}
 4type Duck struct {}
 5func (d Duck) say() {
 6	fmt.Println("Hi,LIYI。")
 7}
 8// 测试
 9func sayIt(speaker IGreeting) {
10	speaker.say()
11}
12func main() {
13	speaker := Duck{}
14	sayIt(speaker)
15}

解释一下这个代码示例:

  • 第 4 行 Duck 是一个结构体,Go 语言的结构体相当于 Java 的 class。
  • 第 1 行的 IGreeting 是一个接口,从表面上看,没有任何类型与它有关系。其实不然,第 5 行,因为我们在 Duck 类型上实现了 say 方法——即接口 IGreeting 的唯一成员,所以 Duck 类型就被认为实现了接口 IGreeting。
  • 第 9 行,函数 sayIt 需要一个 IGreeting 类型的参数,在第 14 行,我们可以把 speaker 传递给 sayIt,因为 Duck 类型已经实现了接口 IGreeting。

Go 语言关于接口的实现,就是一种「鸭子测试」的判定,只要一个结构体实现了某个接口的所有方法,就认为该结构体实现了该接口。这种做法简直太方便了!

我 10 年前第一次在公司项目中使用这种语言,用了一次就爱不释手了,那时候我就想,不出十年,Go 语言就会被大多数程序员接受。果然,今天 Go 语言已经被称为互联网时代的 C 语言,在腾讯内部提交的代码中,据统计 Go 语言已经超过 C++ 成为第一热门语言。国内外有越来越多的程序员,还有公司,无论大厂小厂,都选择学习并在生产环境中应用了 Go 语言。

最后,留一个问题给你:玩具大黄鸭经过「鸭子测试」的判定,被当成了鸭子,但其实它不是鸭子,如果有一天有人要给它喂食,还要它下蛋,怎么办?在 Go 语言中,还以本文中的示例为例,假设未来某一天接口 IGreeting 因为需求扩展添加了一位新成员 walk,但是 Duck 没有实现 walk 啊,这时候编译软件肯定会报错啊。如果项目中像 Duck 一样的结构体少还好办,如果很多且分散于项目各处,这种情况应当怎么办呢?

不要相信任何片面、武断的观点,包括以上我的观点。

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