深圳幻海软件技术有限公司 欢迎您!

一个活跃在众多 Go 项目中的编程模式

2023-02-28

今天我们介绍一个在Go语言中非常流行的编程模式:函数式选项模式(FunctionalOptions)。该模式解决的问题是,如何更动态灵活地为对象配置参数。可能读者不太明白该痛点,不急,我们将在下文详细详解。问题假设我们在代码中定义了一个用户的结构体对象User,它拥有以下属性。复制typeUsers

今天我们介绍一个在 Go 语言中非常流行的编程模式:函数式选项模式(Functional Options)。该模式解决的问题是,如何更动态灵活地为对象配置参数。可能读者不太明白该痛点,不急,我们将在下文详细详解。

问题

假设我们在代码中定义了一个用户的结构体对象 User,它拥有以下属性。

type User struct {
 ID      string    // 必需项
 Name    string    // 必需项
 Age     int       // 非必需项
 Gender  bool      // 非必需项
}
  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.

初始化该对象时,最简单的方式是直接填充属性值,例如

u := &User{ID: "12glkui234d", Name: "菜刀", Age: 18, Gender: true}
  • 1.

但是这里存在一个问题:User 对象中的属性并不一定都是可导出的,例如 User 有一个属性字段为 password(首字母小写,非导出),如果在其他模块中需要构造 User 对象,这样就不能填充该 password 字段了。

所以我们需要定义构造 User 对象的函数,首先能想到最简单的构造函数方式如下。

func NewUser(id, name string, age int, gender bool) *User {
 return &User{
  ID:     id,
  Name:   name,
  Age:    age,
  Gender: gender,
 }
}
  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.

但是这样也存在一些问题:对于 User 对象而言,只有 ID、Name 属性是必须的,Age 与 Gender 为非必需项,且并不能设置默认值,例如 Age 的默认值为 0,Gender 的默认值是 false ,这显然不太合理。

面对该问题,我们可以采用的解决方案有哪些呢?

方案一:多函数构造

我们能想到最粗暴地解决方法是:为每种参数情况设置一种构造函数。如下代码所示

func NewUser(id, name string) *User {
 return &User{ID: id, Name: name}
}

func NewUserWithAge(id, name string, age int) *User {
 return &User{ID: id, Name: name, Age: age}
}

func NewUserWithGender(id, name string, gender bool) *User {
 return &User{ID: id, Name: name, Gender: gender}
}

func NewUserWithAgeGender(id, name string, age int, gender bool) *User {
 return &User{ID: id, Name: name, Age: age, Gender: gender}
}
  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12.
  • 13.
  • 14.
  • 15.

这种方式适合参数较少且不易发生变化的情况。该方式在 Go 标准库中也有使用,例如 net 包中的 Dial 和 DialTimeout 方法。

func Dial(network, address string) (Conn, error) {}
func DialTimeout(network, address string, timeout time.Duration) (Conn, error) {}
  • 1.
  • 2.

但该方式的缺陷也很明显:试想,如果构造对象 User 增加了参数字段 Phone,那么我们需要新增多少个组合函数?

方案二:配置化

另外一种常见的方式是配置化,我们将所有可选的参数放入一个 Config 的配置结构体中。

type User struct {
 ID   string
 Name string
 Cfg  *Config
}

type Config struct {
 Age    int
 Gender bool
}

func NewUser(id, name string, cfg *Config) *User {
 return &User{ID: id, Name: name, Cfg: cfg}
}
  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12.
  • 13.
  • 14.

这样,我们只需要一个 NewUser() 函数,不管之后增加多少配置选项,NewUser 函数都不会得到破坏。

但是,这种方式,我们需要先构造 Config 对象,这时候对 Config 的构造又回到了方案一中存在的问题。

方案三:函数式选项模式

面对这样的问题,我们还可以选择函数式选项模式。

首先,我们定义一个 Option 函数类型

type Option func(*User)
  • 1.

然后,为每个属性值定义一个返回 Option 函数的函数

func WithAge(age int) Option {
 return func(u *User) {
  u.Age = age
 }
}

func WithGender(gender bool) Option {
 return func(u *User) {
  u.Gender = gender
 }
}
  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.

此时,我们将 User 对象的构造函数改为如下所示

func NewUser(id, name string, options ...Option) *User {
 u := &User{ID: id, Name: name}
 for _, option := range options {
  option(u)
 }
 return u
}
  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.

按照这种构造方式,我们就可以这样配置 User 对象了

u := NewUser("12glkui234d", "菜刀", WithAge(18), WithGender(true))
  • 1.

以后不管 User 增加任何参数 XXX,我们只需要增加对应的 WithXXX 函数即可,是不是非常地优雅?

Functional Options 这种编程模式,我们经常能在各种项目中找到它的身影。例如,我在 tidb 项目中仅使用 opts ... 关键字搜索,就能看到这么多使用了 Functional Options 的代码(截图还未包括全部)。

总结

函数式选项模式解决了如何动态灵活地为对象配置参数的问题, 但是需要在合适的场景才使用它。

当对象的配置参数复杂,例如可选参数多、非导入字段、参数可能随版本增加等情况,这时函数式选项模式就可以很好地帮助到我们。