Go 面向对象编程篇（四）：类属性和成员方法的可见性

一、类属性和成员方法可见性概述

在前面几篇教程中，学院君已经陆续给大家介绍了 Go 语言面向对象编程的基本实现，包括类的定义、构造函数、成员方法、类的继承、方法重写等，今天我们接着来介绍下类属性和成员方法的可见性。

如果你之前有过 Java、PHP 等语言面向对象编程的经验，对可见性这一术语肯定不陌生，所谓可见性，其实是一种访问控制策略，用于表示对应属性和方法是否可以在类以外的地方显式调用，Java 和 PHP 都提供了三个关键字来修饰属性和方法的可见性，分别是 private、protected 和 public，分别表示只能在类的内部可见、在子类中可见（对 Java 而言在同一包内亦可见）、以及完全对外公开。

Go 语言不是典型的面向对象编程语言，并且语言本身的设计哲学也非常简单，惜字（关键字）如金，没有提供上面这三个关键字，也没有提供以类为维度管理属性和方法可见性的机制，但是 Go 语言确实有可见性的概念，只不过这个可见性是基于包这个维度的。

二、Go 语言的包管理和基本特性

因此，在定义 Go 语言的类属性和成员方法可见性之前，我们先来大致了解下 Go 语言的包。

PHP 程序员可能对包这个概念有点陌生，你可以把它类比为遵循 PSR4 风格的代码中命名空间的概念进行理解，包是程序代码的逻辑概念，我们通常把处理同一类型业务的代码放到同一个包中，包落到物理实体就是存放源代码的文件系统目录，因此我们可以把归属于同一个目录的文件看作归属于同一个包，这与命名空间有异曲同工之效。

Go 语言基于包为单位组织和管理源码，因此变量、类属性、函数、成员方法的可见性都是基于包这个维度的。包与文件系统的目录结构存在映射关系（和命名空间一样）：

• 在引入 Go Modules 以前，Go 语言会基于 GOPATH 这个系统环境变量配置的路径为根目录（可能有多个），然后依次去对应路径下的 src 目录下根据包名查找对应的文件目录，如果目录存在，则再到该目录下的源文件中查找对应的变量、类属性、函数和成员方法；

• 在启用 Go Modules 之后，不再依赖 $GOPATH 定位包，而是基于 go.mod 中 module 配置值作为根路径，在该模块路径下，根据包名查找对应目录，如果存在，则继续到该目录下的源文件中查找对应变量、类属性、函数和成员方法。

在 Go 语言中，你可以通过 import 关键字导入官方提供的包、第三方包、以及自定义的包，导入第三方包时，还需要通过 go get 指令下载才能使用，如果基于 Go Modules 管理项目的话，这个依赖关系会自动维护到 go.mod 中。

归属同一个包的 Go 代码具备以下特性：

• 归属于同一个包的源文件包声明语句要一致，即同一级目录的源文件必须属于同一个包；

• 在同一个包下不同的源文件中不能重复声明同一个变量、函数和类（结构体）；

另外，需要注意的是 main 函数作为程序的入口函数，只能存在于 main 包中。

三、Go 语言的类属性和成员方法可见性设置

在 Go 语言中，无论是变量、函数还是类属性和成员方法，它们的可见性都是以包为维度的，而不是类似传统面向编程那样，类属性和成员方法的可见性封装在所属的类中，然后通过 private、protected 和 public 这些关键字来修饰其可见性。

Go 语言没有提供这些关键字，不管是变量、函数，还是自定义类的属性和成员方法，它们的可见性都是根据其首字母的大小写来决定的，如果变量名、属性名、函数名或方法名首字母大写，就可以在包外直接访问这些变量、属性、函数和方法，否则只能在包内访问，因此 Go 语言类属性和成员方法的可见性都是包一级的，而不是类一级的。

下面我们根据上面介绍的包特性及可见性将上篇教程编写的 Animal、Pet、Dog 类放到同一级目录下的 animal 包中，然后在 03-compose.go 文件中调用这两个类。

首先，我们在当前目录下创建一个 animal 子目录，然后在这个子目录下创建源文件 animal.go 用于存放 Animal 类代码：

package animal

type Animal struct {
    Name string
}

func (a Animal) Call() string {
    return "动物的叫声..."
}

func (a Animal) FavorFood() string {
    return "爱吃的食物..."
}

func (a Animal) GetName() string  {
    return a.Name
}

然后，我们在同一级目录下创建 pet.go 用于保存 Pet 类源码：

package animal

type Pet struct {
    Name string
}

func (p Pet) GetName() string  {
    return p.Name
}

接下来，我们在 animal 目录下新建 dog.go 用于存放继承了 Animal 和 Pet 类的 Dog 类源码：

package animal

type Dog struct {
    Animal *Animal
    Pet Pet
}

func (d Dog) FavorFood() string {
    return "骨头"
}

func (d Dog) Call() string {
    return "汪汪汪"
}

这里，由于 Dog 类需要在 animal 包以外的地方进行初始化，所以需要将其属性名首字母都都替换成大写字母。

最后，我们 03-compose.go 文件中导入 animal 包，然后调用该包下的 Animal、Pet、Dog 类如下：

package main

import (
    "fmt"
    . "go-tutorial/chapter04/animal"
)

func main() {
    animal := Animal{Name: "中华田园犬"}
    pet := Pet{Name: "宠物狗"}
    dog := Dog{Animal: &animal, Pet: pet}

    fmt.Println(dog.Animal.GetName())
    fmt.Print(dog.Animal.Call())
    fmt.Println(dog.Call())
    fmt.Print(dog.Animal.FavorFood())
    fmt.Println(dog.FavorFood())
}

这里，注意到我们在通过 import 导入 animal 包时，使用了 . 作为前缀，表示在接下来调用该包中的变量、函数、类属性和成员方法时，无需使用包名前缀 animal. 引用，以免和 main 函数中的 animal 变量名冲突。

对应源码和包的目录结构如下所示：

执行 03-compose.go：

没有报错，表明代码重构成功。

四、通过私有化属性提升代码的安全性

如果你觉得直接暴露这三个类的所有属性可以被任意修改，不够安全，还可以通过定义构造函数来封装它们的初始化过程，然后把属性名首字母小写进行私有化：

animal.go

package animal

type Animal struct {
    name string
}

func NewAnimal(name string) Animal {
    return Animal{name: name}
}

func (a Animal) Call() string {
    return "动物的叫声..."
}

func (a Animal) FavorFood() string {
    return "爱吃的食物..."
}

func (a Animal) GetName() string  {
    return a.name
}

pet.go

package animal

type Pet struct {
    name string
}

func NewPet(name string) Pet {
    return Pet{name: name}
}

func (p Pet) GetName() string  {
    return p.name
}

dog.go

package animal

type Dog struct {
    animal *Animal
    pet Pet
}

func NewDog(animal *Animal, pet Pet) Dog {
    return Dog{animal: animal, pet: pet}
}

func (d Dog) FavorFood() string {
    return d.animal.FavorFood() + "骨头"
}

func (d Dog) Call() string {
    return d.animal.Call() + "汪汪汪"
}

func (d Dog) GetName() string {
    return d.pet.GetName()
}

func (d Dog) GetName() string {
    return d.pet.GetName()
}

这样一来，在 03-compose.go 中，就可以看到原来的调用代码都报错了：

因为这些属性名首字母都变成小写了，对应属性变成私有的了，只能在 animal 包内可见。同理，如果 GetName、Call 或者 FavorFood 任意一个方法首字母小写，那么这里调用也会报错，提示找不到该成员方法。

要完成这些类的初始化，现在需要调用它们的构造函数来实现：

package main

import (
    "fmt"
    . "go-tutorial/chapter04/animal"
)

func main() {
    animal := NewAnimal("中华田园犬")
    pet := NewPet("宠物狗")
    dog := NewDog(&animal, pet)

    fmt.Println(dog.GetName())
    fmt.Println(dog.Call())
    fmt.Println(dog.FavorFood())
}

执行上述代码，打印结果如下：

好了，关于类属性和成员方法的可见性，学院君就简单介绍到这里，非常简单，下篇教程，我们来探讨 Go 语言的接口实现、反射和泛型。