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 mainimport "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 mainimport (  "fmt"  "reflect"  "runtime"  "time")type SumFunc func(int64, int64) int64func 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 mainimport (        "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 mainimport (        "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.HandlerFuncfunc 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) intvar myfoo MyFooDecorator(&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 := barDecorator(&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。