112 | Go 编程模式：Go Generation

Jan 14, 2021

112 | Go 编程模式：Go Generation-极客时间



下载APP





关闭

讲堂部落提薪训练营云原生训练营架构实战营企业版极客商城兑换中心 App下载浏览器插件

渠道合作

推荐作者

112 | Go 编程模式：Go Generation

2021-01-14 陈皓来自北京

《左耳听风》

课程介绍



讲述：杨超

时长06:54大小6.30M



你好，我是陈皓，网名左耳朵耗子。
这节课，我们来学习一下 Go 语言的代码生成的玩法。
Go 语言的代码生成主要还是用来解决编程泛型的问题。泛型编程主要是解决这样一个问题：因为静态类型语言有类型，所以，相关的算法或是对数据处理的程序会因为类型不同而需要复制一份，这样会导致数据类型和算法功能耦合。
我之所以说泛型编程可以解决这样的问题，就是说，在写代码的时候，不用关心处理数据的类型，只需要关心相关的处理逻辑。
泛型编程是静态语言中非常非常重要的特征，如果没有泛型，我们就很难做到多态，也很难完成抽象，这就会导致我们的代码冗余量很大。
现实中的类比为了帮你更好地理解，我举个现实当中的例子。我们用螺丝刀来做打比方，螺丝刀本来只有一个拧螺丝的作用，但是因为螺丝的类型太多，有平口的，有十字口的，有六角的……螺丝还有不同的尺寸，这就导致我们的螺丝刀为了要适配各种千奇百怪的螺丝类型（样式和尺寸），也是各种样式的。
而真正的抽象是，螺丝刀不应该关心螺丝的类型，它只要关注自己的功能是不是完备，并且让自己可以适配不同类型的螺丝就行了，这就是所谓的泛型编程要解决的实际问题。
Go 语方的类型检查因为 Go 语言目前并不支持真正的泛型，所以，只能用 interface{} 这样的类似于 void* 的过度泛型来玩，这就导致我们要在实际过程中进行类型检查。
Go 语言的类型检查有两种技术，一种是 Type Assert，一种是 Reflection。
Type Assert这种技术，一般是对某个变量进行 .(type)的转型操作，它会返回两个值，分别是 variable 和 error。 variable 是被转换好的类型，error 表示如果不能转换类型，则会报错。
在下面的示例中，我们有一个通用类型的容器，可以进行 Put(val)和 Get()，注意，这里使用了 interface{}做泛型。
//Container is a generic container, accepting anything.
type Container []interface{}
//Put adds an element to the container.
func (c *Container) Put(elem interface{}) {
 *c = append(*c, elem)
}
//Get gets an element from the container.
func (c *Container) Get() interface{} {
 elem := (*c)[0]
 *c = (*c)[1:]
 return elem
}
我们可以这样使用：
intContainer := &Container{}
intContainer.Put(7)
intContainer.Put(42)
但是，在把数据取出来时，因为类型是 interface{} ，所以，你还要做一个转型，只有转型成功，才能进行后续操作（因为 interface{}太泛了，泛到什么类型都可以放）。
下面是一个 Type Assert 的示例：
// assert that the actual type is int
elem, ok := intContainer.Get().(int)
if !ok {
 fmt.Println("Unable to read an int from intContainer")
}
fmt.Printf("assertExample: %d (%T)\n", elem, elem)
Reflection对于 Reflection，我们需要把上面的代码修改如下：
type Container struct {
 s reflect.Value
}
func NewContainer(t reflect.Type, size int) *Container {
 if size <=0 { size=64 }
 return &Container{
 s: reflect.MakeSlice(reflect.SliceOf(t), 0, size), 
 }
}
func (c *Container) Put(val interface{}) error {
 if reflect.ValueOf(val).Type() != c.s.Type().Elem() {
 return fmt.Errorf(“Put: cannot put a %T into a slice of %s", 
 val, c.s.Type().Elem()))
 }
 c.s = reflect.Append(c.s, reflect.ValueOf(val))
 return nil
}
func (c *Container) Get(refval interface{}) error {
 if reflect.ValueOf(refval).Kind() != reflect.Ptr ||
 reflect.ValueOf(refval).Elem().Type() != c.s.Type().Elem() {
 return fmt.Errorf("Get: needs *%s but got %T", c.s.Type().Elem(), refval)
 }
 reflect.ValueOf(refval).Elem().Set( c.s.Index(0) )
 c.s = c.s.Slice(1, c.s.Len())
 return nil
}
这里的代码并不难懂，这是完全使用 Reflection 的玩法，我简单解释下。
在 NewContainer()时，会根据参数的类型初始化一个 Slice。
在 Put()时，会检查 val 是否和 Slice 的类型一致。
在 Get()时，我们需要用一个入参的方式，因为我们没有办法返回 reflect.Value 或 interface{}，不然还要做 Type Assert。
不过有类型检查，所以，必然会有检查不对的时候，因此，需要返回 error。
于是，在使用这段代码的时候，会是下面这个样子：
f1 := 3.1415926
f2 := 1.41421356237
c := NewMyContainer(reflect.TypeOf(f1), 16)
if err := c.Put(f1); err != nil {
 panic(err)
}
if err := c.Put(f2); err != nil {
 panic(err)
}
g := 0.0
if err := c.Get(&g); err != nil {
 panic(err)
}
fmt.Printf("%v (%T)\n", g, g) //3.1415926 (float64)
fmt.Println(c.s.Index(0)) //1.4142135623
可以看到，Type Assert 是不用了，但是用反射写出来的代码还是有点复杂的。那么，有没有什么好的方法？
他山之石对于泛型编程最牛的语言 C++ 来说，这类问题都是使用 Template 解决的。
//用<class T>来描述泛型
template <class T> 
T GetMax (T a, T b) { 
 T result; 
 result = (a>b)? a : b; 
 return (result); 
} 
int i=5, j=6, k; 
//生成int类型的函数
k=GetMax<int>(i,j);
 
long l=10, m=5, n; 
//生成long类型的函数
n=GetMax<long>(l,m); 
C++ 的编译器会在编译时分析代码，根据不同的变量类型来自动化生成相关类型的函数或类，在 C++ 里，叫模板的具体化。
这个技术是编译时的问题，所以，我们不需要在运行时进行任何的类型识别，我们的程序也会变得比较干净。
那么，我们是否可以在 Go 中使用 C++ 的这种技术呢？答案是肯定的，只是 Go 的编译器不会帮你干，你需要自己动手。
Go Generator要玩 Go 的代码生成，你需要三个东西：
一个函数模板，在里面设置好相应的占位符；
一个脚本，用于按规则来替换文本并生成新的代码；
一行注释代码。
函数模板我们把之前的示例改成模板，取名为 container.tmp.go 放在 ./template/下：
package PACKAGE_NAME
type GENERIC_NAMEContainer struct {
 s []GENERIC_TYPE
}
func NewGENERIC_NAMEContainer() *GENERIC_NAMEContainer {
 return &GENERIC_NAMEContainer{s: []GENERIC_TYPE{}}
}
func (c *GENERIC_NAMEContainer) Put(val GENERIC_TYPE) {
 c.s = append(c.s, val)
}
func (c *GENERIC_NAMEContainer) Get() GENERIC_TYPE {
 r := c.s[0]
 c.s = c.s[1:]
 return r
}
可以看到，函数模板中我们有如下的占位符：
PACKAGE_NAME：包名
GENERIC_NAME ：名字
GENERIC_TYPE ：实际的类型
其它的代码都是一样的。
函数生成脚本然后，我们有一个叫gen.sh的生成脚本，如下所示：
#!/bin/bash
set -e
SRC_FILE=${1}
PACKAGE=${2}
TYPE=${3}
DES=${4}
#uppcase the first char
PREFIX="$(tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<< ${TYPE:0:1})${TYPE:1}"
DES_FILE=$(echo ${TYPE}| tr '[:upper:]' '[:lower:]')_${DES}.go
sed 's/PACKAGE_NAME/'"${PACKAGE}"'/g' ${SRC_FILE} | \
 sed 's/GENERIC_TYPE/'"${TYPE}"'/g' | \
 sed 's/GENERIC_NAME/'"${PREFIX}"'/g' > ${DES_FILE}
这里需要 4 个参数：
模板源文件；
包名；
实际需要具体化的类型；
用于构造目标文件名的后缀。
然后，我们用 sed 命令去替换刚刚的函数模板，并生成到目标文件中（关于 sed 命令，我给你推荐一篇文章：《sed 简明教程》）。
生成代码接下来，我们只需要在代码中打一个特殊的注释：
//go:generate ./gen.sh ./template/container.tmp.go gen uint32 container
func generateUint32Example() {
 var u uint32 = 42
 c := NewUint32Container()
 c.Put(u)
 v := c.Get()
 fmt.Printf("generateExample: %d (%T)\n", v, v)
}
//go:generate ./gen.sh ./template/container.tmp.go gen string container
func generateStringExample() {
 var s string = "Hello"
 c := NewStringContainer()
 c.Put(s)
 v := c.Get()
 fmt.Printf("generateExample: %s (%T)\n", v, v)
}
其中，
第一个注释是生成包名 gen，类型是 uint32，目标文件名以 container 为后缀。
第二个注释是生成包名 gen，类型是 string，目标文件名是以 container 为后缀。
然后，在工程目录中直接执行 go generate 命令，就会生成两份代码：
一份文件名为 uint32_container.go：
package gen
type Uint32Container struct {
 s []uint32
}
func NewUint32Container() *Uint32Container {
 return &Uint32Container{s: []uint32{}}
}
func (c *Uint32Container) Put(val uint32) {
 c.s = append(c.s, val)
}
func (c *Uint32Container) Get() uint32 {
 r := c.s[0]
 c.s = c.s[1:]
 return r
}
另一份的文件名为 string_container.go：
package gen
type StringContainer struct {
 s []string
}
func NewStringContainer() *StringContainer {
 return &StringContainer{s: []string{}}
}
func (c *StringContainer) Put(val string) {
 c.s = append(c.s, val)
}
func (c *StringContainer) Get() string {
 r := c.s[0]
 c.s = c.s[1:]
 return r
}
这两份代码可以让我们的代码完全编译通过，付出的代价就是需要多执行一步 go generate 命令。
新版 Filter现在我们再回头看看上节课里的那些用反射整出来的例子，你就会发现，有了这样的技术，我们就不用在代码里，用那些晦涩难懂的反射来做运行时的类型检查了。我们可以写出很干净的代码，让编译器在编译时检查类型对不对。
下面是一个 Fitler 的模板文件 filter.tmp.go：
package PACKAGE_NAME
type GENERIC_NAMEList []GENERIC_TYPE
type GENERIC_NAMEToBool func(*GENERIC_TYPE) bool
func (al GENERIC_NAMEList) Filter(f GENERIC_NAMEToBool) GENERIC_NAMEList {
 var ret GENERIC_NAMEList
 for _, a := range al {
 if f(&a) {
 ret = append(ret, a)
 }
 }
 return ret
}
这样，我们可以在需要使用这个的地方，加上相关的 Go Generate 的注释：
type Employee struct {
 Name string
 Age int
 Vacation int
 Salary int
}
//go:generate ./gen.sh ./template/filter.tmp.go gen Employee filter
func filterEmployeeExample() {
 var list = EmployeeList{
 {"Hao", 44, 0, 8000},
 {"Bob", 34, 10, 5000},
 {"Alice", 23, 5, 9000},
 {"Jack", 26, 0, 4000},
 {"Tom", 48, 9, 7500},
 }
 var filter EmployeeList
 filter = list.Filter(func(e *Employee) bool {
 return e.Age > 40
 })
 fmt.Println("----- Employee.Age > 40 ------")
 for _, e := range filter {
 fmt.Println(e)
 }
 filter = list.Filter(func(e *Employee) bool {
 return e.Salary <= 5000
 })
 fmt.Println("----- Employee.Salary <= 5000 ------")
 for _, e := range filter {
 fmt.Println(e)
 }
}
第三方工具我们并不需要自己手写 gen.sh 这样的工具类，我们可以直接使用第三方已经写好的工具。我给你提供一个列表。
Genny
Generic
GenGen
Gen
好了，这节课就到这里。如果你觉得今天的内容对你有所帮助，欢迎你帮我分享给更多人。

分享给需要的人，Ta购买本课程，你将得29元

生成海报并分享

赞 12

提建议

111 | Go 编程模式：Map-Reduce

113 | Go编程模式：修饰器

 写留言

精选留言(5)

萧
2021-02-18
他山之石可以攻玉，语言只是工具，那些编程思想才是真正重要的，皓叔强
13
林万程
2022-04-21
现在有泛型了
4
Steven
2022-10-17 来自上海
这个玩法，有点牛逼了，开拓视野啊。感觉很nice，写一个模版，如果模版好，后期根据模版直接批量生产业务代码，简单、干净而且还可以语义化。配置生产代码的方式写代码。
顺势而为
2022-08-16 来自广东
低代码的背后，应该是这些脚本工具吧？
方勇(gopher)
2021-12-23
代码生成器，目前在做微服务troubleshooting，策略配置基于此模式！

