编程语言中的 Duck Typing

如果一只动物走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子,那么这只动物就可以被称为鸭子。

许多编程语言都支持 Duck Typing ,通常 Duck Typing 是动态编程语言用来实现多态的一种方式。

在理解 Duck Typing 前,先看一张图片,这是曾经一度很火的大黄鸭

先问一个比较考三观的问题:图片中的大黄鸭,它是不是一只鸭子呢?

这个问题,得看你从哪个角度去看,如果从人们常识的认知中的角度去看,它显然不是一只鸭子,因为它连最基本的生命都没有。

但是从 Duck Typing 的角度来看,它就是一只鸭子!

Duck Typing 的原话是,走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子,那么它就是一只鸭子。

这个原话是可以灵活理解的,就看我们怎么定义鸭子的行为,我们可以说,能浮在水上游的,黄色的,可爱的就是鸭子,那么,图片中的大黄鸭,它就是一只鸭子!

这就是所谓的 Duck Typing,它只关心事物的外部行为而非内部结构。它并不关心你这只鸭子是长肉的还是充气的。

在编程中,也常常用这种方式来描述事物。那么不同的编程语言中,Duck Typing 是怎么样实现的呢?

1. Python 中的 Duck Typing

先看一个函数:

def download(fetcher):
return fetcher.get("http://xxx");

有一个 download 函数,传过来一个 fetcher 参数,fetcher 是可以获取一个 url 链接的资源的。
这个 fetcher 就是一个 Duck Typing 的对象,使用者约定好这个 fetcher 会有一个 get 函数就可以了。
显然这个 download 函数会有以下问题:

运行时才知道传入的 fetcher 有没有 get 函数。那么站在 download 函数的使用者的角度上看,我怎么知道需要给 fetcher 实现 get 方法呢?我不可能去阅读 download 函数的代码,实际情况中,可能 download 函数的代码很长,可能 fetcher 不只要实现 get 方法,还有其它方法需要实现。通常这种情况需要通过加注释来说明。

2. C++ 中的 Duck Typing

C++ 不是动态语言,但是它也能支持 Duck Typing,它是通过模板来支持的。
示例代码:

template <class F>
string download(const F& fetcher){
return fetcher.get("http://xxxx")
}

这段代码与 Python 的实现方法类似,这个 fetcher 随便什么类型都可以,只要实现一个 get 方法,就能通过编译。
那么这种实现方法有什么缺点呢,就是,编译时,才知道传入的 fetcher 有没有 get 方法。
但它比 python 好一点了,python 是运行时才知道,C++ 是编译时就知道。
同样,这种情况,还是需要注释来说明。

3. Java 中的类似代码

Java 没有 Duck Typing,它只有类似的代码。Java 的 duck typing :

<F extends FetcherInterface>
String download(F fetcher){
return fetcher.get("http://xxxx")
}

它同样也用了模板类型。模板 F 必须 extends FetcherInterface ,有了这个限定,就能逼着 download 函数的使用者对 fetcher 实现 get 方法,它解决了需要注释来说明的缺点。
传入的参数必须实现 FetcherInterface 接口,就没有运行时发现错误,编译时发现错误的问题。
但是,它严格上来说不是 Duck Typing 。

如果 download 函数只依赖 fetcher 的 get 方法,而 FetcherInterface 接口必须要实现除 get 方法以外,还有其它方法,那么也要一一实现,非常不灵活。

4. Go 中的 Duck Typing

在 Java 的 Duck Typing 类似代码中,如果 fetcher 参数需要同时实现两个或以上的接口方法时,Java 是没有办法做到的。但 Go 语言可以做到。

type Fetcher interface {
Get(url string) string
}

type Saver interface {
Save(content string)
}

type FetcherAndSaver interface {
Fetcher
Saver
}

func download(f Fetcher) string {
return f.Get("http://xxxx")
}

func save(f saver) {
f.Save("some thing")
}

func downloadAndSave(f FetcherAndSaver) {
content := f.Get("http://xxxx")
f.Save(content)
}

# 实现者
type MyFetcherAndSaver struct {

}

func (f MyFetcherAndSaver) Get(url string) string {
...
}

func (f MyFetcherAndSaver) Save(content string) {
...
}

func main() {
f := MyFetcherAndSaver{}
download(f)
save(f)
downloadAndSave(f)
}

这里定义了三个接口,只要有 Get 方法的就是 Fetcher,只要有 Save 方法的就是 Saver,同时有 Get 方法和 Save 方法就是 FetcherAndSaver 。

实现者 MyFetcherAndSaver 并不需要声明它实现了哪些接口,只要它有相关接口的所定义的方法,那么它的实例,就即能作为 Fetcher 接口来使用,又能作为 Saver 接口来使用,也能作为 FetcherAndSaver 接口来使用。

Go 的实现方法相对比较灵活,又不失类型检查。总的来说,特点有:

1. 即能同时实现多个接口
2. 又具有 python , C++ 的 Duck Typing 灵活性
3. 又具有 java 的类型检查。


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