共享狀態(tài)是比較容易理解和使用的,但是可能產(chǎn)生隱晦以至于很難追蹤的 bugs。尤其是在我們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只有部分是通過引用傳遞的。切片就是這么一個很好的例子。后續(xù)我會作出更加詳細(xì)的講解。
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在處理經(jīng)過多級變換或狀態(tài)的數(shù)據(jù)時,不可變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是非常有用的。不可變僅意味著原始結(jié)構(gòu)是不可以被改變的,而每一個新的結(jié)構(gòu)副本都是以新的屬性值創(chuàng)建。
讓我們看個簡單的例子:
type Person struct { Name string FavoriteColors []string }
顯然,我們可以實(shí)例化一個Person然后隨心所欲地更改它的屬性。事實(shí)上,這樣做并沒有任何錯。但是,當(dāng)你處理更加復(fù)雜的、傳遞引用和切片的嵌套式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),或者利用通道傳遞副本時,以某些姿勢更改這些共享的數(shù)據(jù)副本可能會導(dǎo)致不易察覺的 bugs。
為啥我之前就沒有遇到過這種問題呢?
如果沒有重度使用 channel 或代碼基本是串行執(zhí)行的,由于從定義上講每次只有一個操作能夠作用在數(shù)據(jù)上,你不大可能會遇見這些不明顯的 bugs。
再者,除了避免 bugs外,不可變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還有其他優(yōu)勢:
Getter 和 Wither
Getter 返回數(shù)據(jù),setter 改變數(shù)據(jù),wither 創(chuàng)建新狀態(tài)。
基于 getter 和 wither,我們可以精準(zhǔn)控制能被改變的屬性。這也為我們提供了一種記錄變換的有效方式(后續(xù))。
新的代碼如下:
type Person struct { name string favoriteColors []string } func (p Person) WithName(name string) Person { p.name = name return p } func (p Person) Name() string { return p.name } func (p Person) WithFavoriteColors(favoriteColors []string) Person { p.favoriteColors = favoriteColors return p } func (p Person) FavoriteColors() []string { return p.favoriteColors }
需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)如下:
me := Person{}. WithName("Elliot"). WithFavoriteColors([]string{"black", "blue"}) fmt.Printf("%+#v\n", me) // main.Person{name:"Elliot", favoriteColors:[]string{"black", "blue"}}
處理切片
目前為止仍然不是完美的,因?yàn)閷τ谧類垲伾覀兎祷氐氖乔衅?。由于切片通過引用傳遞,我們來看看這么一個稍不留神就會忽略的 bug:
func updateFavoriteColors(p Person) Person { colors := p.FavoriteColors() colors[0] = "red" return p } func main() { me := Person{}. WithName("Elliot"). WithFavoriteColors([]string{"black", "blue"}) me2 := updateFavoriteColors(me) fmt.Printf("%+#v\n", me) fmt.Printf("%+#v\n", me2) } // main.Person{name:"Elliot", favoriteColors:[]string{"red", "blue"}} // main.Person{name:"Elliot", favoriteColors:[]string{"red", "blue"}}
我們想要改變第一種顏色,但是連帶地改變了 me 變量。因?yàn)樵趶?fù)雜應(yīng)用程序中這不會導(dǎo)致代碼無法運(yùn)行,試圖搜尋出這么個變化是相當(dāng)煩人和耗時的。
解決方法之一是確保我們絕不通過索引賦值,而是永遠(yuǎn)都是分配一個新的切片:
func updateFavoriteColors(p Person) Person { return p.WithFavoriteColors(append([]string{"red"}, p.FavoriteColors()[1:]...)) } // main.Person{name:"Elliot", favoriteColors:[]string{"black", "blue"}} // main.Person{name:"Elliot", favoriteColors:[]string{"red", "blue"}}
在我看來,這有點(diǎn)拙而且容易出錯。更好的方式是一開始就不返回切片。拓展我們的 getter 和 wither 來僅對元素操作(而不是整個切片):
func (p Person) NumFavoriteColors() int { return len(p.favoriteColors) } func (p Person) FavoriteColorAt(i int) string { return p.favoriteColors[i] } func (p Person) WithFavoriteColorAt(i int, favoriteColor string) Person { p.favoriteColors = append(p.favoriteColors[:i], append([]string{favoriteColor}, p.favoriteColors[i+1:]...)...) return p }
譯者注:上述代碼是錯誤的,如果p.favoriteColors的容量大于i則會就地改變副本的favoriteColors,參見反例,稍作調(diào)整即可得到正確實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)在我們就可以放心使用:
func updateFavoriteColors(p Person) Person { return p.WithFavoriteColorAt(0, "red") }
想要了解更多切片的妙用參見這篇牛逼的wiki:https://github.com/golang/go/wiki/SliceTricks
構(gòu)造函數(shù)
某些情況下,我們會假設(shè)結(jié)構(gòu)體的默認(rèn)值是合理的。但是,強(qiáng)烈建議總是創(chuàng)建構(gòu)造函數(shù),一旦將來需要改變默認(rèn)值時,我們只需要改動一個地方:
func NewPerson() Person { return Person{} }
你可以隨心所欲地實(shí)例化 Person,但個人偏愛總是通過 setter 來執(zhí)行狀態(tài)變換從而保持代碼一致性:
func NewPerson() Person { return Person{}. WithName("No Name") }
接口 (Interface)
到現(xiàn)在為止,我們使用的還是公有的結(jié)構(gòu)體。任由這些結(jié)構(gòu)體方法擺布之下,加上創(chuàng)建 mock 可能會引發(fā)非預(yù)期的副作用,測試起來會很痛苦。
我們可以創(chuàng)建一個同名的接口,并把相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體重命名為 person 使之私有化:
type Person interface { WithName(name string) Person Name() string WithFavoriteColors(favoriteColors []string) Person NumFavoriteColors() int FavoriteColorAt(i int) string WithFavoriteColorAt(i int, favoriteColor string) Person } type person struct { name string favoriteColors []string }
我們現(xiàn)在就可以只重寫想要替換的邏輯來創(chuàng)建測試 mock:
type personMock struct { Person receivedNewColor string } func (m personMock) WithFavoriteColorAt(i int, favoriteColor string) Person { m.receivedNewColor = favoriteColor return m }
測試代碼樣例如下:
mock := personMock{} result := updateFavoriteColors(mock) result.(personMock).receivedNewColor // "red"
記錄變化
如我早前所言,完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換非常有益于調(diào)試,而且我們可以 wither 來掛入鉤子的方式捕捉到所有或部分變換過程:
func (p person) nextState() Person { fmt.Printf("nextState: %#+v\n", p) return p } func (p person) WithName(name string) Person { p.name = name return p.nextState() // <- Use "nextState" whenever you return. }
對于更加復(fù)雜的邏輯或個人偏好,你也可以采用 defer 的方式:
func (p person) WithFavoriteColors(favoriteColors []string) Person { defer func() { p.nextState() }() p.favoriteColors = favoriteColors return p }
這樣變換就可看到了:
nextState: main.person{name:"No Name", favoriteColors:[]string(nil)} nextState: main.person{name:"Elliot", favoriteColors:[]string(nil)} nextState: main.person{name:"Elliot", favoriteColors:[]string{"black", "blue"}}
你可以添加更多諸如此類的信息。例如,時間戳、棧追蹤記錄和其他自定義的上下文信息來使得調(diào)試更加容易。
歷史及回滾
除了打印變化之外,我們還可以收集這些狀態(tài)作為歷史:
type Person interface { // ... AtVersion(version int) Person } type person struct { // ... history []person } func (p *person) nextState() Person { p.history = append(p.history, *p) return *p } func (p person) AtVersion(version int) Person { return p.history[version] } func main() { me := NewPerson(). WithName("Elliot"). WithFavoriteColors([]string{"black", "blue"}) // We discard the result, but it will be put into the history. updateFavoriteColors(me) fmt.Printf("%s\n", me.AtVersion(0).Name()) fmt.Printf("%s\n", me.AtVersion(1).Name()) } // No Name // Elliot
這非常利于最后進(jìn)行審查。記錄所有日志打印的歷史對處理后續(xù)異常的場景也是很有用的,如果不需要的話,讓歷史隨實(shí)例消亡即可。
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)。
文章標(biāo)題:淺談用Go構(gòu)建不可變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法
分享路徑:http://bm7419.com/article36/gegisg.html
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