为什么我不喜欢Go语言式的接口（即Structural Typing）
2013-04-10 18:37 by 老赵, 17483 visits所谓Go语言式的接口，就是不用显示声明类型T实现了接口I，只要类型T的公开方法完全满足接口I的要求，就可以把类型T的对象用在需要接口I的地方。这种做法的学名叫做Structural Typing，有人也把它看作是一种静态的Duck Typing。除了Go的接口以外，类似的东西也有比如Scala里的Traits等等。有人觉得这个特性很好，但我个人并不喜欢这种做法，所以在这里谈谈它的缺点。当然这跟动态语言静态语言的讨论类似，不能简单粗暴的下一个“好”或“不好”的结论。
那么就从头谈起：什么是接口。其实通俗地讲，接口就是一个协议，规定了一组成员，例如.NET里的ICollection接口：
interface ICollection { int Count { get; } object SyncRoot { get; } bool IsSynchronized { get; } void CopyTo(Array array, int index); }
这就是一个协议的全部了吗？事实并非如此，其实接口还规定了每个行为的“特征”。打个比方，这个接口的Count除了需要返回集合内元素的数目以外，还隐含了它需要在O(1)时间内返回这个要求。这样一个使用了ICollection接口的方法才能放心地使用Count属性来获取集合大小，才能在知道这些特征的情况下选用正确的算法来编写程序，而不用担心带来性能问题，这才能实现所谓的“面向接口编程”。当然这种“特征”并不单指“性能”上的，例如Count还包含了“不修改集合内容”这种看似十分自然的隐藏要求，这都是ICollection协议的一部分。
由此我们还可以解释另外一些问题，例如为什么.NET里的List<T>不叫做ArrayList<T>（当然这些都只是我的推测）。我的想法是，由于List<T>与IList<T>接口是配套出现的，而像IList<T>的某些方法，例如索引器要求能够快速获取元素，这样使用IList<T>接口的方法才能放心地使用下标进行访问，而满足这种特征的数据结构就基本与数组难以割舍了，于是名字里的Array就显得有些多余。
假如List<T>改名为ArrayList<T>，那么似乎就暗示着IList<T>可以有其他实现，难道是LinkedList<T>吗？事实上，LinkedList<T>根本与IList<T>没有任何关系，因为它的特征和List<T>相差太多，它有的尽是些AddFirst、InsertBefore方法等等。当然，LinkedList<T>与List<T>都是ICollection<T>，所以我们可以放心地使用其中一小部分成员，它们的行为特征是明确的。
这方面的反面案例之一便是Java了。在Java类库中，ArrayList和LinkedList都实现了List接口，它们都有get方法，传入一个下标，返回那个位置的元素，但是这两种实现中前者耗时O(1)后者耗时O(N)，两者大相近庭。那么好，我现在要实现一个方法，它要求从第一个元素开始，返回每隔P个位置的元素，我们还能面向List接口编程么？假如我们依赖下标访问，则外部一不小心传入LinkedList的时候，算法的时间复杂度就从期望的O(N/P)变成了O(N2/P)。假如我们选择遍历整个列表，则即便是ArrayList我们也只能得到O(N)的效率。话说回来，Java类库的List接口就是个笑话，连Stack类都实现了List，真不知道当年的设计者是怎么想的。
简单地说，假如接口不能保证行为特征，则“面向接口编程”没有意义。
而Go语言式的接口也有类似的问题，因为Structural Typing都只是从表面（成员名，参数数量和类型等等）去理解一个接口，并不关注接口的规则和含义，也没法检查。忘了是Coursera里哪个课程中提到这么一个例子：
interface IPainter { void Draw(); } interface ICowBoy { void Draw(); }
在英语中Draw同时具有“画画”和“拔枪”的含义，因此对于画家（Painter）和牛仔（Cow Boy）都可以有Draw这个行为，但是两者的含义截然不同。假如我们实现了一个“小明”类型，他明明只是一个画家，但是我们却让他去跟其他牛仔决斗，这样就等于让他去送死嘛。另一方面，“小王”也可以既是一个“画家”也是个“牛仔”，他两种Draw都会，在C#里面我们就可以把他实现为：
class XiaoWang : IPainter, ICowBoy { void IPainter.Draw() { // 画画 } void ICowBoy.Draw() { // 掏枪 } }
因此我也一直不理解Java的取舍标准。你说这样一门强调面向对象强调接口强调设计的语言，还要求强制异常，怎么就不支持接口的显示实现呢？
这就是我更倾向于Java和C#中显式标注异常的原因。因为程序是人写的，完全不会因为一个类只是因为存在某些成员，就会被当做某些接口去使用，一切都是经过“设计”而不是自然发生的。就好像我们在泰国不会因为一个人看上去是美女就把它当做女人，这年头的化妆和PS技术太可怕了。
我这里再小人之心一把：我估计有人看到这里会说我只是酸葡萄心理，因为C#中没有这特性所以说它不好。还真不是这样，早在当年我还没听说Structural Typing这学名的时候就考虑过这个问题。我写了一个辅助方法，它可以将任意类型转化为某种接口，例如：
XiaoMing xm = new XiaoMing(); ICowBoy cb = StructuralTyping.From(xm).To<ICowBoy>();
于是，我们就很快乐地将只懂画画的小明送去决斗了。其内部实现原理很简单，只是使用Emit在运行时动态生成一个封装类而已。此外，我还在编译后使用Mono.Cecil分析程序集，检查From与To的泛型参数是否匹配，这样也等于提供了编译期的静态检查。此外，我还支持了协变逆变，还可以让不需要返回值的接口方法兼容带有返回值的方法（现在甚至还可以为其查找扩展方法），这可比简单通过名称和参数类型判断要强大多了。
有了多种选择，我才放心地说我喜欢哪个。JavaScript中只能用回调编写代码，于是很多人说它是JavaScript的优点，说回调多么多么美妙我会深不以为然——只是没法反抗开始享受罢了嘛……
这篇文章好像吐槽有点多？不过这小文章还挺爽的。
于是，我们就很快乐地将只懂画画的小明送去决斗了。 不上gist嘛坏人