Go通过不变性优化程序详解

08-24 144阅读 0评论

正文

不变性的概念非常简单,在您创建结构体后,就永远无法修改它。这个概念听起来非常简单,但您的程序想利用它从中收益并不是那么容易。接下来我们在 Go 中,使用不变性概念,来让您的代码更具有可读性和稳定性。

减少对全局或外部状态的依赖

当我们使用相同的参数,执行相同的函数两次,我们的预期,应该得到相同的结果。但是当我们的函数中依赖外部状态或全局变量时,函数可能会输出不同的结果。我们最好避免这种情况。

函数的参数总是给定的,那我们调用,总是可以返回相同的函数。如果您有一个共享全局变量用于函数内部的某些内容,请考虑将该变量作为参数传递,而不是直接函数内部使用它。

这可以让您的函数返回值更加可预测,并且更加易于测试,整个代码的可读性也会得到提高,因为调用者会知道,哪些值会影响函数的行为,参数的作用不就是会影响返回值的吗?

让我们看一个例子。

package main import (    "fmt"    "math/rand"    "time" ) var randNum int func main() {    s1 := rand.NewSource(time.Now().UnixNano())    r1 := rand.New(s1)    randNum = r1.Intn(100)    fmt.Println(Add(1, 1)) } func Add(a, b int) int {    return a + b + randNum } 

Add 函数中使用了全局变量 randNum 作为计算的一部分,从函数签名中并没有体现这一点。更好的方法是,全局变量 randNum 应该作为参数传递,如下所示。

func Add(a, b, randNum int) int {    return a + b + randNum } 

这样更具有可预测性,而且我们如果需要修改入参,影响的作用域也仅在 Add 函数中。

导出结构体的函数,而不是成员变量

我们知道,GO 结构体中的成员变量,如果首字母为大写,那么该成员变量对外可见(这是编译器决定的)。回到我们的博客,仅导出结构体函数,而不是成员变量,目的是希望成员变量的数据被保护,保证成员变量的有效的状态!因为这可以让您的代码更加可靠,您不必维护每个修改该成员变量的操作,因为这些操作都将无效。

举一个例子

ackage main import ( 	"fmt" ) type AK47 Struct { 	bullet int } func NewAK47(bullet int) AK47 { 	return AK47{bullet: bullet} } func (a AK47) GetBullet() int { 	return a.bullet } func (a AK47) setBullet(bullet int) { 	a.bullet = bullet } func main() { 	ak47 := NewAK47(30) 	fmt.Println(ak47.GetBullet()) 	ak47.SetBullet(20) 	fmt.Println(ak47.GetBullet()) } 

我们定义了一个结构体 AK47,这把枪有一个成员变量 bullet 子弹数,它是非导出字段,我们还定义了一个构造函数 NewAK47 和一个 GetBullet 函数。

一旦创建了 AK47,就无法更改它的成员变量 bullet 了。此时您可能会有疑惑,如果我们需要修改成员变量呢?别急,您可以试试下面的方法。

在函数中使用复制值,而不是使用指针

在上一个副标题中,我们提到了一个概念,在创建结构体后永远不要更改它。然而在实际中,我们经常需要修改结构体中的成员变量。

我们在使用不变性的同时,仍然可以维护实例化结构体的多个状态,这并不意味着我们打破了结构体创建后不要更改它,我们更改的是它的副本,也就是复制后的结构体。复制后的结构体?难道我们需要去实现很多复制结构体每个字段的函数吗?

当然不,我们可以利用 go 的特性,在调用函数时,入参是复制值的行为。对于需要修改结构体中成员变量的操作,我们可以创建一个函数,该函数接收结构体为参数,并且返回一个修改后的结构体副本。

我们可以在不改变调用方结构体的情况下,修改该副本的任何内容,这意味着对于原结构体没有任何副作用,并且该结构体的值仍然是可预测的。

不知道您有没有用过 Go 标准库Slice 切片,其中的 append 函数就使用了这个方法。让我们接着用 AK47 来实现这个方法

代码如下

package main import ( 	"fmt" ) type AK47 struct { 	bullet int } func NewAK47(bullet int) AK47 { 	return AK47{bullet: bullet} } func (a AK47) GetBullet() int { 	return a.bullet } func (a AK47) AddBullet(ak47 AK47) AK47 { 	newAK47 := NewAK47(a.GetBullet() + ak47.GetBullet()) 	return newAK47 } func main() { 	ak47 := NewAK47(30) 	add := NewAK47(20) 	fmt.Println(ak47.GetBullet()) 	ak47 = ak47.AddBullet(add) 	fmt.Println(ak47.GetBullet()) }

如您所见,我们通过 AddBullet 函数增加枪的子弹,但实际上并没有更改传入的结构体中的任何成员变量。最后,返回了一个带有更新字段的新 AK47 结构体。

与复制值相比,指针更有优势,尤其是当您的结构体成员变量、内容非常大时时,这种方法,通过复制的方式修改数据,可能会导致性能问题。您应该问自己,这么做是否值得,例如您正在编写并发代码?

总结

您在使用不变量时,请务必先权衡利弊。实现本篇博客中所描述的方法,需要大量的代码。但是,如果我们在编写并发代码时,不考虑共享变量的不可变性,往往会出现与预期不符的情况,例如内存竞态问题?其实我想说的就是线程安全问题 : - )

实现不变性,也可能出现严重的性能问题!这是一把双刃剑。请不要过早的优化代码。

以上就是Go通过不变性优化程序详解的详细内容,更多关于Go 程序不变性的资料请关注云初冀北其它相关文章!

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