函数式配置

配置选项问题
配置对象方案
Builder模式
Functional Options

在本篇文章中，讨论一下 Functional Options 这个编程模式

这是一个函数式编程的应用案例，编程技巧也很好，是目前在Go语言中最流行的一种编程模式

但是，在正式讨论这个模式之前，需要先来看看要解决什么样的问题

配置选项问题

在编程中，会经常性的需要对一个对象（或是业务实体）进行相关的配置。比如下面这个业务实体：

type Server struct {
        Addr     string
        Port     int
        Protocol string
        Timeout  time.Duration
        MaxConns int
        TLS      *tls.Config
}

在这个 Server 对象中，可以看到：

要有侦听的IP地址 Addr 和端口号 Port ，这两个配置选项是必填的（当然，IP地址和端口号都可以有默认值，但这里用于举例认为是没有默认值，而且不能为空，需要必填的）
还有协议 Protocol 、 Timeout 和MaxConns 字段，这几个字段是不能为空的，但是有默认值的，比如：协议是tcp, 超时30秒和最大链接数1024个
还有一个 TLS 这个是安全链接，需要配置相关的证书和私钥。这个是可以为空的

所以，针对于上述这样的配置，需要有多种不同的创建不同配置 Server 的函数签名，如下所示：

func NewDefaultServer(addr string, port int) (*Server, error) {
        return &Server{addr, port, "tcp", 30 * time.Second, 100, nil}, nil
}

func NewTLSServer(addr string, port int, tls *tls.Config) (*Server, error) {
        return &Server{addr, port, "tcp", 30 * time.Second, 100, tls}, nil
}

func NewServerWithTimeout(addr string, port int, timeout time.Duration) (*Server, error) {
        return &Server{addr, port, "tcp", timeout, 100, nil}, nil
}

func NewTLSServerWithMaxConnAndTimeout(addr string, port int, maxconns int, timeout time.Duration, tls *tls.Config) (*Server, error) {
        return &Server{addr, port, "tcp", 30 * time.Second, maxconns, tls}, nil
}

因为Go语言不支持重载函数，所以，不得不用不同的函数名来应对不同的配置选项

配置对象方案

要解决这个问题，最常见的方式是使用一个配置对象，如下所示：

type Config struct {
    Protocol string
    Timeout  time.Duration
    Maxconns int
    TLS      *tls.Config
}

那些非必输的选项都移到一个结构体里，于是 Server 对象变成了：

type Server struct {
    Addr string
    Port int
    Conf *Config
}

现在只需要一个 NewServer() 的函数了，在使用前需要构造 Config 对象：

func NewServer(addr string, port int, conf *Config) (*Server, error) {
    //...
}

//Using the default configuratrion
srv1, _ := NewServer("localhost", 9000, nil) 

conf := ServerConfig{Protocol:"tcp", Timeout: 60*time.Duration}
srv2, _ := NewServer("locahost", 9000, &conf)

这段代码算是不错了，大多数情况下，可能就止步于此了

但是，对于有洁癖的有追求的程序员来说，他们能看到其中有一点不好的是：

Config 并不是必需的，所以，需要判断是否是 nil 或是 Empty

Config{}这让代码感觉还是有点不是很干净

Builder模式

如果你是一个Java程序员，熟悉设计模式的一定会很自然地使用上Builder模式。比如：

User user = new User.Builder()
    .name("Hao Chen")
    .email("haoel@hotmail.com")
    .nickname("左耳朵")
    .build();

仿照上面这个模式，可以把上面代码改写成如下的代码：

//使用一个builder类来做包装
type ServerBuilder struct {
        Server
}

func (sb *ServerBuilder) Create(addr string, port int) *ServerBuilder {
        sb.Server.Addr = addr
        sb.Server.Port = port
        //其它代码设置其它成员的默认值
        return sb
}

func (sb *ServerBuilder) WithProtocol(protocol string) *ServerBuilder {
        sb.Server.Protocol = protocol 
        return sb
}

func (sb *ServerBuilder) WithMaxConn( maxconn int) *ServerBuilder {
        sb.Server.MaxConns = maxconn
        return sb
}

func (sb *ServerBuilder) WithTimeOut( timeout time.Duration) *ServerBuilder {
        sb.Server.Timeout = timeout
        return sb
}

func (sb *ServerBuilder) WithTLS( tls *tls.Config) *ServerBuilder {
        sb.Server.TLS = tls
        return sb
}

func (sb *ServerBuilder) Build() (Server) {
        return  sb.Server
}

于是就可以以如下的方式来使用了：

sb := ServerBuilder{}
server, err := sb.Create("127.0.0.1", 8080).
        WithProtocol("udp").
        WithMaxConn(1024).
        WithTimeOut(30*time.Second).
        Build()

上面这样的方式也很清楚，不需要额外的Config类，使用链式的函数调用的方式来构造一个对象

但是这里多加了一个Builder类，这个Builder类似乎有点多余，似乎可以直接在Server 上进行这样的 Builder 构造

的确是这样的。但是在处理错误的时候可能就有点麻烦，需要为Server结构增加一个error 成员，破坏了Server结构体的“纯洁”，可能不如一个包装类更好一些

如果一定要省掉这个包装的结构体，那么就轮到 Functional Options 上场了

Functional Options

首先，先定义一个函数类型：

type Option func(*Server)

然后可以使用函数式的方式定义一组如下的函数：

func Protocol(p string) Option {
        return func(s *Server) {
                s.Protocol = p
        }
}

func Timeout(timeout time.Duration) Option {
        return func(s *Server) {
                s.Timeout = timeout
        }
}

func MaxConns(maxconns int) Option {
        return func(s *Server) {
                s.MaxConns = maxconns
        }
}

func TLS(tls *tls.Config) Option {
        return func(s *Server) {
                s.TLS = tls
        }
}

上面这组代码传入一个参数，然后返回一个函数，返回的这个函数会设置自己的 Server 参数

例如：当调用其中的一个函数用 MaxConns(30) 时，其返回值是一个 func(s* Server) { s.MaxConns = 30 } 的函数

这个就叫 高阶函数

在数学上，就好像这样的数学定义，计算长方形面积的公式为： rect(width, height) = width * height;

这个函数需要两个参数，包装一下，就可以变成计算正方形面积的公式：square(width) = rect(width, width)

也就是说，squre(width)返回了另外一个函数，这个函数就是rect(w,h) 只不过他的两个参数是一样的。即：f(x)  = g(x, x)

好了，现在再定一个 NewServer() 的函数，其中，有一个可变参数 options 其可以传出多个上面定义的函数，然后使用一个 for-loop 来设置 Server 对象：

func NewServer(addr string, port int, options ...func(*Server)) (*Server, error) {
        srv := Server{
                Addr:     addr,
                Port:     port,
                Protocol: "tcp",
                Timeout:  30 * time.Second,
                MaxConns: 1000,
                TLS:      nil,
        }

        for _, option := range options {
                option(&srv)
        }
        //...
        return &srv, nil
}

在创建 Server 对象的时候，就可以这样：

s1, _ := NewServer("localhost", 1024)
s2, _ := NewServer("localhost", 2048, Protocol("udp"))
s3, _ := NewServer("0.0.0.0", 8080, Timeout(300*time.Second), MaxConns(1000))

这样就带来了高度的整洁和优雅

不但解决了使用 Config 对象方式 的需要有一个config参数，但在不需要的时候，是放 nil 还是放 Config{}的选择困难

也不需要引用一个Builder的控制对象，直接使用函数式编程的试，在代码阅读上也很优雅

所以，强烈推荐使用Functional Options这种方式，这种方式至少带来了如下的好处：

直觉式的编程
高度的可配置化
很容易维护和扩展
自文档
对于新来的人很容易上手
没有什么令人困惑的事（是nil 还是空）

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