Go语言的修饰器编程
之前写过一篇《Python修饰器的函数式编程》，这种模式很容易的可以把一些函数装配到另外一些函数上，可以让你的代码更为的简单，也可以让一些“小功能型”的代码复用性更高，让代码中的函数可以像乐高玩具那样自由地拼装。所以，一直以来，我对修饰器decoration这种编程模式情有独钟，这里写一篇Go语言相关的文章。
看过Python修饰器那篇文章的同学，一定知道这是一种函数式编程的玩法——用一个高阶函数来包装一下。多唠叨一句，关于函数式编程，可以参看我之前写过一篇文章《函数式编程》，这篇文章主要是，想通过从过程式编程的思维方式过渡到函数式编程的思维方式，从而带动更多的人玩函数式编程，所以，如果你想了解一下函数式编程，那么可以移步先阅读一下。所以，Go语言的修饰器编程模式，其实也就是函数式编程的模式。
不过，要提醒注意的是，Go 语言的“糖”不多，而且又是强类型的静态无虚拟机的语言，所以，无法做到像 Java 和 Python 那样的优雅的修饰器的代码。当然，也许是我才才疏学浅，如果你知道有更多的写法，请你一定告诉我。先谢过了。
简单示例
我们先来看一个示例：
package main
import "fmt"
func decorator(f func(s string)) func(s string) {
return func(s string) {
fmt.Println("Started")
f(s)
fmt.Println("Done")
}
}
func Hello(s string) {
fmt.Println(s)
}
func main() {
decorator(Hello)("Hello, World!")
}
我们可以看到，我们动用了一个高阶函数 decorator()，在调用的时候，先把 Hello()
函数传进去，然后其返回一个匿名函数，这个匿名函数中除了运行了自己的代码，也调用了被传入的 Hello() 函数。
这个玩法和 Python 的异曲同工，只不过，有些遗憾的是，Go 并不支持像 Python 那样的 @decorator
语法糖。所以，在调用上有些难看。当然，如果你要想让代码容易读一些，你可以这样：
hello := decorator(Hello)
hello("Hello")
我们再来看一个和计算运行时间的例子：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
"runtime"
"time"
)
type SumFunc func(int64, int64) int64
func getFunctionName(i interface{}) string {
return runtime.FuncForPC(reflect.ValueOf(i).Pointer()).Name()
}
func timedSumFunc(f SumFunc) SumFunc {
return func(start, end int64) int64 {
defer func(t time.Time) {
fmt.Printf("--- Time Elapsed (%s): %v ---\n",
getFunctionName(f), time.Since(t))
}(time.Now())
return f(start, end)
}
}
func Sum1(start, end int64) int64 {
var sum int64
sum = 0
if start > end {
start, end = end, start
}
for i := start; i <= end; i++ {
sum += i
}
return sum
}
func Sum2(start, end int64) int64 {
if start > end {
start, end = end, start
}
return (end - start + 1) * (end + start) / 2
}
func main() {
sum1 := timedSumFunc(Sum1)
sum2 := timedSumFunc(Sum2)
fmt.Printf("%d, %d\n", sum1(-10000, 10000000), sum2(-10000, 10000000))
}
关于上面的代码，有几个事说明一下：
1）有两个 Sum 函数，Sum1() 函数就是简单的做个循环，Sum2() 函数动用了数据公式。（注意：start 和 end
有可能有负数的情况）
2）代码中使用了 Go 语言的反射机器来获取函数名。
3）修饰器函数是 timedSumFunc()
运行后输出：
$ go run time.sum.go
--- Time Elapsed (main.Sum1): 3.557469ms ---
--- Time Elapsed (main.Sum2): 291ns ---
49999954995000, 49999954995000
HTTP 相关的一个示例
我们再来看一个处理 HTTP 请求的相关的例子。
先看一个简单的 HTTP Server 的代码。
package main
import (
"fmt"
"log"
"net/http"
"strings"
)
func WithServerHeader(h http.HandlerFunc) http.HandlerFunc {
return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
log.Println("--->WithServerHeader()")
w.Header().Set("Server", "HelloServer v0.0.1")
h(w, r)
}
}
func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
log.Printf("Recieved Request %s from %s\n", r.URL.Path, r.RemoteAddr)
fmt.Fprintf(w, "Hello, World! "+r.URL.Path)
}
func main() {
http.HandleFunc("/v1/hello", WithServerHeader(hello))
err := http.ListenAndServe(":8080", nil)
if err != nil {
log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
}
}
上面代码中使用到了修饰模式，WithServerHeader() 函数就是一个 Decorator，其传入一个
http.HandlerFunc，然后返回一个改写的版本。上面的例子还是比较简单，用 WithServerHeader() 就可以加入一个
Response 的 Header。
于是，这样的函数我们可以写出好些个。如下所示，有写 HTTP 响应头的，有写认证 Cookie 的，有检查认证Cookie的，有打日志的……
package main
import (
"fmt"
"log"
"net/http"
"strings"
)
func WithServerHeader(h http.HandlerFunc) http.HandlerFunc {
return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
log.Println("--->WithServerHeader()")
w.Header().Set("Server", "HelloServer v0.0.1")
h(w, r)
}
}
func WithAuthCookie(h http.HandlerFunc) http.HandlerFunc {
return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
log.Println("--->WithAuthCookie()")
cookie := &http.Cookie{Name: "Auth", Value: "Pass", Path: "/"}
http.SetCookie(w, cookie)
h(w, r)
}
}
func WithBasicAuth(h http.HandlerFunc) http.HandlerFunc {
return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
log.Println("--->WithBasicAuth()")
cookie, err := r.Cookie("Auth")
if err != nil || cookie.Value != "Pass" {
w.WriteHeader(http.StatusForbidden)
return
}
h(w, r)
}
}
func WithDebugLog(h http.HandlerFunc) http.HandlerFunc {
return func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
log.Println("--->WithDebugLog")
r.ParseForm()
log.Println(r.Form)
log.Println("path", r.URL.Path)
log.Println("scheme", r.URL.Scheme)
log.Println(r.Form["url_long"])
for k, v := range r.Form {
log.Println("key:", k)
log.Println("val:", strings.Join(v, ""))
}
h(w, r)
}
}
func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
log.Printf("Recieved Request %s from %s\n", r.URL.Path, r.RemoteAddr)
fmt.Fprintf(w, "Hello, World! "+r.URL.Path)
}
func main() {
http.HandleFunc("/v1/hello", WithServerHeader(WithAuthCookie(hello)))
http.HandleFunc("/v2/hello", WithServerHeader(WithBasicAuth(hello)))
http.HandleFunc("/v3/hello", WithServerHeader(WithBasicAuth(WithDebugLog(hello))))
err := http.ListenAndServe(":8080", nil)
if err != nil {
log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
}
}
多个修饰器的 Pipeline
在使用上，需要对函数一层层的套起来，看上去好像不是很好看，如果需要 decorator 比较多的话，代码会比较难看了。嗯，我们可以重构一下。
重构时，我们需要先写一个工具函数——用来遍历并调用各个 decorator：
type HttpHandlerDecorator func(http.HandlerFunc) http.HandlerFunc
func Handler(h http.HandlerFunc, decors ...HttpHandlerDecorator) http.HandlerFunc {
for i := range decors {
d := decors[len(decors)-1-i] // iterate in reverse
h = d(h)
}
return h
}
然后，我们就可以像下面这样使用了。
http.HandleFunc("/v4/hello", Handler(hello,
WithServerHeader, WithBasicAuth, WithDebugLog))
这样的代码是不是更易读了一些？pipeline 的功能也就出来了。
泛型的修饰器
不过，对于 Go 的修饰器模式，还有一个小问题 —— 好像无法做到泛型，就像上面那个计算时间的函数一样，其代码耦合了需要被修饰的函数的接口类型，无法做到非常通用，如果这个事解决不了，那么，这个修饰器模式还是有点不好用的。
因为 Go 语言不像 Python 和 Java，Python是动态语言，而 Java 有语言虚拟机，所以他们可以干好些比较变态的事，然而 Go
语言是一个静态的语言，这意味着其类型需要在编译时就要搞定，否则无法编译。不过，Go 语言支持的最大的泛型是 interface{} 还有比较简单的
reflection 机制，在上面做做文章，应该还是可以搞定的。
废话不说，下面是我用 reflection 机制写的一个比较通用的修饰器（为了便于阅读，我删除了出错判断代码）
func Decorator(decoPtr, fn interface{}) (err error) {
var decoratedFunc, targetFunc reflect.Value
decoratedFunc = reflect.ValueOf(decoPtr).Elem()
targetFunc = reflect.ValueOf(fn)
v := reflect.MakeFunc(targetFunc.Type(),
func(in []reflect.Value) (out []reflect.Value) {
fmt.Println("before")
out = targetFunc.Call(in)
fmt.Println("after")
return
})
decoratedFunc.Set(v)
return
}
上面的代码动用了 reflect.MakeFunc() 函数制出了一个新的函数其中的 targetFunc.Call(in)
调用了被修饰的函数。关于 Go 语言的反射机制，推荐官方文章 —— 《The Laws of
Reflection》，在这里我不多说了。
上面这个 Decorator() 需要两个参数，
- 第一个是出参
decoPtr，就是完成修饰后的函数 - 第二个是入参
fn，就是需要修饰的函数
这样写是不是有些二？的确是的。不过，这是我个人在 Go 语言里所能写出来的最好的的代码了。如果你知道更多优雅的，请你一定告诉我！
好的，让我们来看一下使用效果。首先假设我们有两个需要修饰的函数：
func foo(a, b, c int) int {
fmt.Printf("%d, %d, %d \n", a, b, c)
return a + b + c
}
func bar(a, b string) string {
fmt.Printf("%s, %s \n", a, b)
return a + b
}
然后，我们可以这样做：
type MyFoo func(int, int, int) int
var myfoo MyFoo
Decorator(&myfoo, foo)
myfoo(1, 2, 3)
你会发现，使用 Decorator() 时，还需要先声明一个函数签名，感觉好傻啊。一点都不泛型，不是吗？
嗯。如果你不想声明函数签名，那么你也可以这样
mybar := bar
Decorator(&mybar, bar)
mybar("hello,", "world!")
好吧，看上去不是那么的漂亮，但是 it works。看样子 Go 语言目前本身的特性无法做成像 Java 或 Python 那样，对此，我们只能多求 Go 语言多放糖了！
Again， 如果你有更好的写法，请你一定要告诉我。
（全文完）
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