最近更新: 2007-06-28

PHP5 的個體導向能力問題 - magic methods 和 interface

我這兩天和 racklin 討論 PHP 和 SPL 的內容。經過這兩天的討論,我覺得我們愈來愈了解現在 PHP 語言的特性與未來發展方向的議題了。

我們的討論重點圍繞在 PHP5 的 magic method 與 interface 兩方面的內容。

如果 PHP 沒有 magic method,那麼就要提供一個 interface 叫 ObjectAccess ,宣告兩個方法 __set, __get 。

class JsHash implements ObjectAccess, ArrayAccess {
  public function __set($k, $v) {
    $this->$k = $v;
  }
  public function __get($k) {
    return $this->$k;
  }

  public function offsetSet($k, $v) {
      $this->$k = $v;
  }
  public function offsetGet($k) {
    return $this->$k;
  }
}

$h = new JsHash;
$h->xyz = 'abc';
echo $h['xyz']

反過來,如果 PHP 不用 interface ArrayAccess,而用 magic method ,那麼有一組 magic method: offsetSet, offsetGet。

class JsHash {
  public function __set($k, $v) {
    $this->$k = $v;
  }
  public function __get($k) {
    return $this->$k;
  }

  public function offsetSet($k, $v) {
      $this->$k = $v;
  }
  public function offsetGet($k) {
    return $this->$k;
  }
}

$h = new JsHash;
$h->xyz = 'abc';
echo $h['xyz']

interface 是個空殼,類別實際上就是要有對應的 member method。

再回到 racklin 的例子:

function abc(ArrayAccess $obj) {
    echo $obj[0];
}

$a = array(0);
abc(new ArrayObject($a));
abc( $a ); //ERROR!

這樣就限定 $obj 必須是一個集合型態的實例了。但第7行出現了一個很好笑的矛盾:原生的陣列竟然不被接受!? 對 C++ 使用者而言,這種情形表示程序員的功力不夠,竟然忘了覆載型別轉換運算子。

此一矛盾起因於 PHP 沒有把 primitive type 個體化,又沒有把 primitive type 的方法自動繫結到個體方法上。若 primitive array 個體化了,亦即 primitive array 是 Array 類的實例,也必然實作了 ArrayAccess interface ,第7行就不會發生錯誤。

再者,在 PHP 中不常這麼做,更常見的情形是引數可以是任何型態。這種實作方式牽涉到 PHP5 不像 C++/Java 具有同名異式的覆載能力。理由可見 參數寫作風格。對靜態語言而言,使用函數簽名按理來說是好的。但 PHP 目前不支援同名異式的覆載。這表示我如果想限定型別,就要增加許多不必要的方法名稱。例如: abcByArray(), abcByArrayAccess()。於是我們一般寫成:

function abc($obj) {
  // is_array() 不會檢查$obj是否實作了ArrayAccess。
  if (is_array($obj) or is_subclass_of($obj, 'ArrayAccess') /*method_exists($obj, 'offsetGet')*/)
  {
    foreach ($obj as $index => $v)
      echo $obj[$index];
  }
  else {
    echo $obj;
  }
}

上例中也顯示 PHP 未平滑地將 primitive type 的方法(函數)與個體導向機制繫結,故 is_array() 只能判斷 primitive array ,而不能判別是否為一具有 ArrayAccess 行為的個體。

對compiler而言,interface幫助它在編譯程式碼的過程中檢查個體是否擁有所需的方法。但對 PHP 而言(它好歹算動態語言),任何個體都有可能在執行後增刪方法。而且從最後一個例子可以看出,實際上我們還是被迫只關心 $obj 有沒有這個方法。注意, PHP 仍要求類別必須宣告它實作了 ArrayAccess ,PHP 才會將 [ ] 運算子繫結到 offsetGet 方法。

Ruby 的做法是,我只關注有沒有我需要的方法。使用者也可以隨時抽換他的方法內容。如下例:

def abc(o)
    o.each { |i|
        puts i
    }
end

s = [1,3,5,7,9]
abc(s)

# if you want change the method of instance, just redefine it.

def s.each
    yield self.join
end
abc(s)  # like a string


s = 'hello'
abc(s)

def s.each
    self.split('').each { |c|
        yield c
    }
end
abc(s)  # like a array

正如 racklin 所說,每種語言都有自己的特性。不過從我上述的例子來看, PHP 似乎得了雙重人格症,而且兩邊的角色都沒有高水準的演出。

當然,基於我個人主觀意識,並不希望看到這種情形繼續下去。

樂多舊網址: http://blog.roodo.com/rocksaying/archives/3547207.html

樂多舊回應
未留名 (#comment-11075627)
Thu, 28 Jun 2007 18:07:55 +0800
當 IBM / Oracle 也加入支援 PHP 的陣營後, PHP 未來發展方向會向更 OO 發展.讓 PHP5 / PHP6 成更為強型別更穩固的語言.
如果您的專案不會在 PHP4 的環境上執行, 應該讓 "盡可能" 讓自己的 Method signature 少量限制型別.
由 Zend Framework(暫且不論 ZF 是否成功) 的 Source Code , 由於它是官方發展, 所以可以觀察出 PHP5 OO 趨勢.
以 ZF/Auth/Http/Adapter/Http.php(因為它 A 開頭, 我最先看到 :D ) 為例, 大部份的 Method signature 已強制型別.
public function setBasicResolver(Zend_Auth_Adapter_Http_Resolver_Interface $resolver)

所以, 如果您的例子, 改成由介面來存取, 而非物件來存取, 您會發現其實限制沒有您想像的多及不便.
function abc(ArrayAccess $obj) {
echo $obj[0];
}
假設 abc 是用來把陣列列出(任何實作 ArrayAccess 型別的陣列).
且我們僅已 Interface 來限制型別, 您會發現, 不論 ArrayObject, DbArray,
包含您前一篇 Stack 例子的 instance object 都可被傳入及 list 出來.
如果 function abc(Iterator $obj) 那就幾乎所有的陣列都可被 foreach 走訪列舉了.

還記得我說過的 Effective Java Programming Language Guide (Item 34: Refer to objects by their interfaces)
說明了用 Interface 名稱來代替 ClassName 名稱, 在未來不幸要換掉類別實作品時帶來的彈性及好處.
如: 有一天我發現您寫的 Stack 比我寫的 RackArrayObject 好多了, 在我的 XXXController.php 中, 只要放心換成 Stack
來放資料, 依然可以呼叫 function abc 來把資料列舉出來, 而並不需一併把 function abc 叫出來修改.
當有一天 function abc 是一個被團隊大量使用的工具 function 時, 您會發現這個習慣會救了許多人.

剛好這個章節可以試閱:
http://www.informit.com/isapi/product_id~%7B7DE69993-3EF5-4354-9E10-9F8A535909F1%7D/content/images/0201310058/samplechapter/blochch7.pdf
http://www.zend.com/products/zend_core/zend_core_for_ibm
http://www.zend.com/products/zend_core/zend_core_for_oracle

所以 PHP 未來更像 Java / C# 雖然看起來不太像以前的 php 了, 但長遠來看.
它把 php 推向了更商業化更大眾化的市場.
未留名 (#comment-11075653)
Thu, 28 Jun 2007 18:13:14 +0800
呵呵, 我們二個還真有默契, 就在我文章貼出時畫面 reload 時, function abc 己經是 function abc (ArrayAccess $obj) ..
未留名 (#comment-11083359)
Thu, 28 Jun 2007 23:00:29 +0800
我正文有兩處特別標示為重點,正是 PHP 兩邊都扣分的缺點。

對靜態語言而言,使用函數簽名按理來說是好的。但 PHP 目前不支援同名異式的覆載。這表示我如果想限定型別,就要增加許多不必要的方法名稱。例如: abcByArray(), abcByArrayAccess()... PHP做為靜態語言,扣分。
對優秀的動態語言而言,並不需要限制型別。

對動態語言而言, PHP 沒有把 primitive type 個體化,又沒有把 primitive type 的方法自動繫結到個體方法上,造成不順暢的敘述。例如,若 primitive array 個體化了,那麼正文最後一例中,只要一行 is_array() 即可;至少, is_array() 也要能同時判斷 ArrayAccess 吧。如此我們便不需要特地將 primitive array 轉成 ArrayObject 。於是 PHP 做為動態語言,也扣分。

此外,在 Ruby 或 C++ 等支援運算子覆載的語言之中, [] 等運算子或指令,都可繫結到對應的 method。但 PHP 在這方面也沒做到。

不論你要把我當成一個 C++ 使用者,或是 Ruby/JavaScript 使用者。我都不認為 Java 在 OOPL 中具有代表性。以運算子覆載為例,在 Ruby 或 C++ 中,這種繫結非常自然,而不必像 Java 用 interface 變通。

你說「用 Interface 名稱來代替 ClassName 名稱, 在未來不幸要換掉類別實作品時帶來的彈性及好處.」。嗯,
沒錯, interface 確實解決了你說的那些問題。但那也是 Java 自己造成的問題。 Java 只有單一繼承,若你用 ClassName ,則當你換掉類別實作品時就有問題。但 C++ 有多重繼承,所以這問題不嚴重。動態語言呢?它們只關注方法,可以隨時抽換個體的方法內容,又不改變程式碼,更沒有這問題。

在《超越Java》這本書中,有更多關於 Java 有,而 Ruby 等動態語言沒有的問題。
未留名 (#comment-11085767)
Fri, 29 Jun 2007 09:28:02 +0800
上個回應的內容,一部份補回正文了。

另外,我增加了一個 Ruby 的例子,說明它們如何關注方法,又可以隨時抽換個體的方法內容而不改變程式碼。
未留名 (#comment-11086169)
Fri, 29 Jun 2007 10:42:51 +0800
如何只關注方法,又可以隨時抽換個體的方法內容而不改變程式碼. 其實這個在 Java(PHP5) 也是可以的.
我們當然可以將 function 宣告成:
public void test(Object Obj) { }
這時所有的物件都可以傳入, 除了 primitive type(這點 Ruby 大勝, any type in ruby is object).
然後利用 Reflection 來關注我想要的方法, 然後執行它:
Method methlist[] = obj.getClass().getDeclaredMethods();
// then find each is exists ? run it.

利用 interface 來取代 reflection 是一種習慣, 也等於要求程式在實作時, 必需要遵守這份先天限制的軟體合約.

最後回到您 ruby 的例子:
那個 each 不就是一個 interface 的隱性概念, 任何要傳入 abc 的物件, 必需要實作 each 這個 method.
如果您範例最後一行加個 abc(12), 是會出錯的(NoMethodError: undefined method `each' for 12:Fixnum), 即始 12 是個 Fixnum 物件.
所以傳入 abc function 的物件, 還是要遵守一份軟體合約, 那就是實作特定的 method.

而這個 ruby 例子點出的是 ruby 另一個令人激賞的特點.
Ruby classes are open. You can open them up, add to them, and change them at any time.
未留名 (#comment-11086959)
Fri, 29 Jun 2007 12:44:26 +0800
你說的沒錯。

你舉的種種例子,對 Java 而言是特點,對 OOPL 而言,卻是種缺點。

所以,我一直認為 PHP 不該學 Java 的作法。就 PHP 的特性來看,它提供的實現方式應該更像 JavaScript 與 Ruby 的方式, PHP 使用者用起來才直覺。

而 SPL 這種仿 Java 的實現方式,對 PHP 使用者而言就不夠直覺。或許這可以說明為何用的人少。

在正文的 Ruby 範例中,我示範的是只改變個體的行為,而不改變同類個體的行為 (同類個體的行為不變)。這點你有些誤解,所以你抓了同類行為 obj.getClass().getDeclaredMethods();
我在《PHP 實踐 mix-in》提到了其中差別。

最後,我們沒有理由認為方法呼叫一定要是 obj.method(arguments) 的形式。事實上,有另一派形式是 function(obj, arguments) 。因此 is_array($obj) 也具有 $obj->is_array() 的意義;而且這也相容PHP傳統寫法。如此一來我們就不必特意區分 primitive array 或 ArrayObject ,反正都可以用同一組函數。當然,我在正文的例子就說 PHP 在這方面做得不夠圓滑。於是傳統的函數幾乎只適用於 primitive type ,而 Object 則是用另一套。
未留名 (#comment-11087319)
Fri, 29 Jun 2007 13:47:54 +0800
嗯, Java 在設計之初, 捨棄了多重繼承及指標及運算元復載, 試圖改變以往 70% 的 bug 發生在這 30% 的功能上. 當然, 也就衍生出了 Interface 的方式, 這點在 java forum 有相當多的討論, 是功是過也已論定.

最後, 換成您誤解我的意思了.
obj.getClass().getDeclaredMethods(); 不是用來回答您 ruby 中的範例, 它用來回答您 "實際上我們還是被迫只關心 $obj 有沒有這個方法" java 即使不用 interface, 依然可以用 reflection 來只關心有沒有這個方式..

而我故意換了一行空白, 才說"最後回到 ruby 的範例", 對於 ruby, 我想說的是, 範例中的 abc function 它依然是需要傳入的物件有實作 each member function.
在這樣物件相依的模式下, 有了 interface 介面來限制傳入的物件, 這樣發生 bug 的機率就小很多, 因為 compiler 會找出來.
未留名 (#comment-11089281)
Fri, 29 Jun 2007 15:08:32 +0800
關於傳入 int 使 Ruby 擲出錯誤的事。在語言的抽象概念上,"數" 仍是單獨的資料概念,而不是集合的資料概念。而動態語言在這一方面的解決方式也非常直覺: 若為集合則以集合的方式待之,否則以單獨的方式對待。即 PHP 那段範例所示。

若我用 Java 寫那個範例,參數的型別寫了個 Object ,compile 一樣會過,我丟一個 Int 實例一樣會error。

我們或多或少要處理一些型態判斷的事,而如何處理則反應了語言的設計哲學。靜態語言通常把這一方面的判斷工作寫在參數列(就是型別限制),因為這樣 compiler 比較容易處理。動態語言通常把它寫在程式區塊中,因為這樣程序員比較容易理解。

未留名 (#comment-11093665)
Sat, 30 Jun 2007 03:16:23 +0800
您還是誤解了我的意思..
我的重點還是只放在 "關注類別是否有實作方法" 也就是 "介面" 的這個概念, 因為原文是討論這個議題.

由於 ruby anything is object, 所以我才會延伸舉 abc(12) 的例子.
是因為連 12 (這個 "數" ) 在 ruby 也都是一個物件(Fixnum).
所以只要 12(Fixnum) 有實作 each method , 也能被 abc 處理.

所以我要說的是, 只要實作 each method 的 object , 都可以被 abc 所處理.
而這個絕對要求實作中必須含有 each method 的 "軟體合約" 不就是 interface 的本意嗎.

class Fixnum
def each
self.times {|c| yield c}
end
end
abc(12) ## list 0-11

primitive type 在 java 不能 cast 成 Object.
必須透過 Wrapper Class 也就是 int => Integer.
然而, 您不能繼承或覆寫任何 Integer class , 因為它是 final class.

所以我的回應想要明白解譯 Interface 這個概念.
也因了解 java abc(12) 作不到, 所以又稱讚了 ruby 二點:
1. anything is object.
2. class are open.
未留名 (#comment-11096549)
Sat, 30 Jun 2007 15:52:38 +0800
因為回應內容用得是 C 語言碼,所以我另寫一篇《在個體之間協議互動行為的多種形式》。

嗯。透過 interface 在編譯時期幫程序員找出錯誤,在 Java 推出時,是一個吸引 C 程序員的特點。不過有些人覺得它礙手礙腳。

我這幾天同時也一直在想,為什麼我在寫動態語言程式時,不像寫 C/C++ 那麼強調型態宣告,卻不覺得程式會出錯?後來想到了,那是因為有 TDD。而且 tester 所產生的結果更可靠。