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DAY 13
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Software Development

Hey! Go Design Patterns系列 第 13

DAY 13:UML Class diagrams,在抽象世界的具現化寶石

在 DAY 1 ~ DAY 12 已經介紹了我認知常見的 concurrency patterns,接下來就要介紹經典的 GoF design pattern,但在這之前我認為可以先介紹一些 design pattern 的基本概念供大家有相同的認知,以便更清楚的講解,所以接下來幾篇會說明這些概念。

本篇要介紹的是 UML Class diagrams!

什麼是 UML Class diagrams?

透過圖形來說明物件建立、耦合、互動的關係

GoF design pattern 主要在講解物件與物件的關係,如果直接把 code 貼出來,「一行一行」的程式碼很難讓剛接觸此系統的人有「整體」的想像,俗話說「一張圖,勝過千言萬語」,Class diagrams 就是希望就由圖來讓人更快速的對此系統有初步的理解,所以應用在講解 GoF design pattern 也是合適的。

但 Class diagrams 的定義沒有一個統一標準,有許多規則的演變,但並不是每種都很常使用,我選擇以下幾種我認為最重要的規則,並且用mermaid-js繪畫(使用教學可以看我這篇讓你心裡的邏輯具現化的念能力工具),實用與讓人看得懂最為重要,如果規則太複雜讓人無法理解就適得其反了。

先說明幾個小細節:

  • +號代表是公開屬性或方法
  • -號代表是私有屬性或方法
  • 線條上如果有數字,代表此物件在這整個關係上的數量

(相關的 code 在Github - go-design-patterns

  1. Generalization/Inheritance 繼承

    A 會先定義好相關的屬性與方法並且實作,而 B 繼承 A 後,B 會擁有 A 相關的屬性與方法,並且 B 也可有有自己的屬性與方法

    舉例來說:PS5 是繼承自 PS4 而誕生的,PS5 能擁有玩 PS4 遊戲的功能,但也可以玩 PS5 的遊戲

    code 如下,需特別注意的是其實 golang 沒有繼承,只有組合(下方會介紹),但組合只組一項事物,也可以達到繼承的效果:

    package main
    
    import "fmt"
    
    type PS4 struct {
    	PS4Game string
    }
    
    func (p PS4) PlayPS4Game() {
    	fmt.Printf("play %s", p.PS4Game)
    }
    
    type PS5 struct {
    	PS4
    	PS5Game string
    }
    
    func (p PS5) PlayPS5Game() {
    	fmt.Printf("play %s", p.PS5Game)
    }
    
    func main() {
    	ps5 := PS5{
    		PS4: PS4{PS4Game: "KOF14"},
    	}
    	ps5.PlayPS4Game()
    }
    
  2. Realization/Implementation 實作

    A 會先定義好相關的方法但不實作,而 B 必須以 A 的定義來實作相關方法

    舉例來說:表演比賽說明來參賽的人只要會唱歌即可,所以不同的人種都可以參加

    code 如下:

    package main
    
    import "fmt"
    
    type Contestant interface {
    	Sing()
    }
    
    type Mike struct{}
    
    func (m Mike) Sing() { fmt.Println("mike singing") }
    
    type Kevin struct{}
    
    func (m Kevin) Sing() { fmt.Println("kevin singing") }
    
    type York struct{}
    
    func (m York) Sing() { fmt.Println("york singing") }
    
    func Show(contestant Contestant) {
    	contestant.Sing()
    }
    
    func main() {
    	Show(Mike{})
    	Show(Kevin{})
    	Show(York{})
    }
    
    
  3. Composition 組合

    A 擁有多個部件,並且這些部件與 A 的生命週期是相同的,他們彼此強制聯繫

    舉例來說:PS5 擁有搖桿、CPU、顯示晶片這些部件,這些部件是為了 PS5 而生

    code 如下:

    package main
    
    import "fmt"
    
    type PS5 struct {
    	CPU
    	Controller
    	GPU
    }
    
    type CPU struct{}
    type Controller struct{}
    type GPU struct{}
    
    func main() {
    	ps5 := PS5{
    		CPU{},
    		Controller{},
    		GPU{},
    	}
    	fmt.Println(ps5)
    }
    
  4. Aggregation 聚合

    A 擁有多個部件,並且這些部件與 A 的生命週期是不相同的,他們彼此不強制聯繫

    跟組合類似,但關鍵差異是:

    • 組合:是在定義 struct 的時候就要求把部件聯繫在一起
    • 聚合:是透過 function 去設置部件,所以不去設置也是可以的,因此彼此聯繫不強制

    舉例來說:switch 可以買鼓組也可以買專用手把來玩太鼓達人,但不買也是可以玩的

    code 如下:

    package main
    
    import "fmt"
    
    type NintendoSwitch struct {
    	Controller string
    }
    
    func (n *NintendoSwitch) SetController(controller string) {
    	n.Controller = controller
    }
    
    func (n NintendoSwitch) PlayGame() {
    	if n.Controller != "" {
    		fmt.Printf("use %s to play game", n.Controller)
    	} else {
    		fmt.Println("use default controller to play game")
    	}
    }
    
    func main() {
    	nintendoSwitch := NintendoSwitch{}
    	nintendoSwitch.SetController("drum")
    	nintendoSwitch.PlayGame()
    }
    
  5. Association 關聯

    A 的屬性中擁有 B,並在 A 創建的時候帶入 B

    跟聚合相似,但關鍵差異是:

    • 聚合是使用.SetXXX()這類的 function 將屬性設置
    • 關聯是在創建物件的時候就將屬性設置

    但 golang 並不能再創建物件時就將屬性設置,因為 golang 沒有 construct,所以我們可透過一個CreateXXX()來模擬

    舉例來說:我擁有 mac,我可以利用 mac 來去處理鐵人賽文章

    code 如下:

    package main
    
    import "fmt"
    
    type Me struct {
    	Mac
    }
    
    type Mac struct{}
    
    func (m Mac) WriteArticle() {
    	fmt.Println("write article")
    }
    
    func CreateMe(mac Mac) *Me {
    	return &Me{mac}
    }
    
    func (m Me) WriteIronmanArticle() {
    	m.Mac.WriteArticle()
    }
    
    func main() {
    	me := CreateMe(Mac{})
    	me.WriteIronmanArticle()
    }
    
  6. Dependency 相依

    A 不擁有屬性 B,但 A 的某方法有透過參數 B 來實現

    舉例來說:我雖然不擁有公司白板,但我可以透過它來跟其他人溝通

    code 如下:

    package main
    
    import "fmt"
    
    type Me struct{}
    
    type Whiteboard struct{}
    
    func (w Whiteboard) DrawOnWhiteboard() {
    	fmt.Println("write")
    }
    
    func (m Me) Discuss(whiteboard Whiteboard) {
    	whiteboard.DrawOnWhiteboard()
    }
    
    func main() {
    	me := Me{}
    	me.Discuss(Whiteboard{})
    }
    

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