Go语言：利用 TDD 逐步为一个字典应用创建完整的 CRUD API

前言

在数组这一章节中，我们学会了如何按顺序存储值。现在，我们再来看看如何通过键存储值，并快速查找它们。

Maps 允许你以类似于字典的方式存储值。你可以将键视为单词，将值视为定义。

所以，难道还有比构建我们自己的字典更好的学习 map 的方式吗？

 

正文

首先编写测试

在 dictionary_test.go 中编写代码：

package main

import "testing"

func TestSearch(t *testing.T) {
    dictionary := map[string]string{"test": "this is just a test"}

    got := Search(dictionary, "test")
    want := "this is just a test"

    if got != want {
        t.Errorf("got '%s' want '%s' given, '%s'", got, want, "test")
    }
}

声明 map 的方式有点儿类似于数组。

不同之处是，它以 map 关键字开头，需要两种类型。第一个是键的类型，写在 [] 中。第二个是值的类型，跟在 [] 之后。

键的类型很特别，它只能是一个可比较的类型，因为如果不能判断两个键是否相等，我们就无法确保我们得到的是正确的值。可比类型在语言规范中有详细解释。

另一方面，值的类型可以是任意类型，它甚至可以是另一个 map。

尝试运行测试

运行 go test 后编译器会提示失败信息 ./dictionary_test.go:8:9: undefined: Search。

 

编写最少量的代码让测试运行并检查输出

在 dictionary.go 中：

package main

func Search(dictionary map[string]string, word string) string {
    return ""
}

测试应该失败并显示明确的错误信息：

dictionary_test.go:12: got '' want 'this is just a test' given, 'test'

 

编写足够的代码使测试通过

func Search(dictionary map[string]string, word string) string {
    return dictionary[word]
}

从 map 中获取值和数组相同，都是通过 map[key] 的方式。

 

重构

func TestSearch(t *testing.T) {
    dictionary := map[string]string{"test": "this is just a test"}

    got := Search(dictionary, "test")
    want := "this is just a test"

    assertStrings(t, got, want)
}

func assertStrings(t *testing.T, got, want string) {
    t.Helper()

    if got != want {
        t.Errorf("got '%s' want '%s'", got, want)
    }
}

创建一个 assertStrings 辅助函数并删除 given 的部分让实现更通用。

 

使用自定义的类型

我们可以通过为 map 创建新的类型并使用 Search 方法改进字典的使用。

在 dictionary_test.go 中：

func TestSearch(t *testing.T) {
    dictionary := Dictionary{"test": "this is just a test"}

    got := dictionary.Search("test")
    want := "this is just a test"

    assertStrings(t, got, want)
}

我们已经开始使用 Dictionary 类型了，但是我们还没有定义它。然后要在 Dictionary 实例上调用 Search 方法。

我们不需要更改 assertStrings。

在 dictionary.go 中：

type Dictionary map[string]string

func (d Dictionary) Search(word string) string {
    return d[word]
}

在这里，我们创建了一个 Dictionary 类型，它是对 map 的简单封装。定义了自定义类型后，我们可以创建 Search 方法。

首先编写测试

基本的搜索很容易实现，但是如果我们提供一个不在我们字典中的单词，会发生什么呢？

我们实际上得不到任何返回。这很好，因为程序可以继续运行，但还有更好的方法。

这个函数可以证明该单词不在字典中。这样，用户就不用猜测这个单词是不存在还是未定义了（这看起来可能对于字典没有用。但是，这可能是其他用例的关键场景）。

 

func TestSearch(t *testing.T) {
    dictionary := Dictionary{"test": "this is just a test"}

    t.Run("known word", func(t *testing.T) {
        got, _ := dictionary.Search("test")
        want := "this is just a test"

        assertStrings(t, got, want)
    })

    t.Run("unknown word", func(t *testing.T) {
        _, err := dictionary.Search("unknown")
        want := "could not find the word you were looking for"

        if err == nil {
            t.Fatal("expected to get an error.")
        }

        assertStrings(t, err.Error(), want)
    })
}

在 Go 中处理这种情况的方法是返回第二个参数，它是一个 Error 类型。

Error 类型可以使用 .Error() 方法转换为字符串，我们将其传递给断言时会执行此操作。

我们也用 if 来保护 assertStrings，以确保我们不在 nil 上调用 .Error()。

 

尝试运行测试

这不会通过编译

./dictionary_test.go:18:10: assignment mismatch: 2 variables but 1 values

编写最少量的代码让测试运行并检查输出

func (d Dictionary) Search(word string) (string, error) {
return d[word], nil
}

现在你的测试将会失败，并显示更加清晰的错误信息

dictionary_test.go:22: expected to get an error.

编写足够的代码使测试通过

func (d Dictionary) Search(word string) (string, error) {
    definition, ok := d[word]
    if !ok {
        return "", errors.New("could not find the word you were looking for")
    }

    return definition, nil
}

为了使测试通过，我们使用了一个 map 查找的有趣特性。

它可以返回两个值。第二个值是一个布尔值，表示是否成功找到 key。

此特性允许我们区分单词不存在还是未定义。

 

重构

var ErrNotFound = errors.New("could not find the word you were looking for")

func (d Dictionary) Search(word string) (string, error) {
    definition, ok := d[word]
    if !ok {
        return "", ErrNotFound
    }

    return definition, nil
}

我们通过将错误提取为变量的方式，摆脱 Search 中魔术错误（magic error）。这也会使我们获得更好的测试。

t.Run("unknown word", func(t *testing.T) {
    _, got := dictionary.Search("unknown")

    assertError(t, got, ErrNotFound)
})

func assertError(t *testing.T, got, want error) {
    t.Helper()

    if got != want {
        t.Errorf("got error '%s' want '%s'", got, want)
    }
}

通过创建一个新的辅助函数，我们能够简化测试，并使用 ErrNotFound 变量，如果我们将来更改显示错误的文字，测试也不会失败。

首先编写测试

我们现在有很好的方法来搜索字典。但是，我们无法在字典中添加新单词。

func TestAdd(t *testing.T) {
    dictionary := Dictionary{}
    dictionary.Add("test", "this is just a test")

    want := "this is just a test"
    got, err := dictionary.Search("test")
    if err != nil {
        t.Fatal("should find added word:", err)
    }

    if want != got {
        t.Errorf("got '%s' want '%s'", got, want)
    }
}

在这个测试中，我们利用 Search 方法使字典的验证更加容易。

编写最少量的代码让测试运行并检查输出

在 dictionary.go 中：

func (d Dictionary) Add(word, definition string) {
}

测试现在应该会失败：

dictionary_test.go:31: should find added word: could not find the word you were looking for

编写足够的代码使测试通过

func (d Dictionary) Add(word, definition string) {
    d[word] = definition
}

向 map 添加元素也类似于数组。你只需指定键并给它赋一个值。

引用类型

Map 有一个有趣的特性，不使用指针传递你就可以修改它们。

这是因为 map 是引用类型。这意味着它拥有对底层数据结构的引用，就像指针一样。

它底层的数据结构是 hash table 或 hash map

Map 作为引用类型是非常好的，因为无论 map 有多大，都只会有一个副本

 

引用类型引入了 maps 可以是 nil 值。如果你尝试使用一个 nil 的 map，你会得到一个 nil 指针异常，这将导致程序终止运行。

由于 nil 指针异常，你永远不应该初始化一个空的 map 变量：

var m map[string]string

相反，你可以像我们上面那样初始化空 map，或使用 make 关键字创建 map

dictionary = map[string]string{}

// OR

dictionary = make(map[string]string)

这两种方法都可以创建一个空的 hash map 并指向 dictionary。这确保永远不会获得 nil 指针异常

 

重构

在我们的实现中没有太多可以重构的地方，但测试可以简化一点。

func TestAdd(t *testing.T) {
    dictionary := Dictionary{}
    word := "test"
    definition := "this is just a test"

    dictionary.Add(word, definition)

    assertDefinition(t, dictionary, word, definition)
}

func assertDefinition(t *testing.T, dictionary Dictionary, word, definition string) {
    t.Helper()

    got, err := dictionary.Search(word)
    if err != nil {
        t.Fatal("should find added word:", err)
    }

    if definition != got {
        t.Errorf("got '%s' want '%s'", got, definition)
    }
}

我们为单词和定义创建了变量，并将定义断言移到了自己的辅助函数中。

我们的 Add 看起来不错。除此之外，我们没有考虑当我们尝试添加的值已经存在时会发生什么！

如果值已存在，map 不会抛出错误。相反，它们将继续并使用新提供的值覆盖该值。

这在实践中很方便，但会导致我们的函数名称不准确。Add 不应修改现有值。它应该只在我们的字典中添加新单词。

 

首先编写测试

func TestAdd(t *testing.T) {
    t.Run("new word", func(t *testing.T) {
        dictionary := Dictionary{}
        word := "test"
        definition := "this is just a test"

        err := dictionary.Add(word, definition)

        assertError(t, err, nil)
        assertDefinition(t, dictionary, word, definition)
    })

    t.Run("existing word", func(t *testing.T) {
        word := "test"
        definition := "this is just a test"
        dictionary := Dictionary{word: definition}
        err := dictionary.Add(word, "new test")

        assertError(t, err, ErrWordExists)
        assertDefinition(t, dictionary, word, definition)
    })
}

对于此测试，我们修改了 Add 以返回错误，我们将针对新的错误变量 ErrWordExists 进行验证。我们还修改了之前的测试以检查是否为 nil 错误。

尝试运行测试

编译将失败，因为我们没有为 Add 返回值。

./dictionary_test.go:30:13: dictionary.Add(word, definition) used as value
./dictionary_test.go:41:13: dictionary.Add(word, "new test") used as value

 

编写最少量的代码让测试运行并检查输出

在 dictionary.go 中：

var (
    ErrNotFound   = errors.New("could not find the word you were looking for")
    ErrWordExists = errors.New("cannot add word because it already exists")
)

func (d Dictionary) Add(word, definition string) error {
    d[word] = definition
    return nil
}

现在我们又得到两个错误。我们仍在修改值，并返回 nil 错误。

dictionary_test.go:43: got error '%!s(<nil>)' want 'cannot add word because it already exists'
dictionary_test.go:44: got 'new test' want 'this is just a test'

编写足够的代码使测试通过

func (d Dictionary) Add(word, definition string) error {
    _, err := d.Search(word)

    switch err {
    case ErrNotFound:
        d[word] = definition
    case nil:
        return ErrWordExists
    default:
        return err
    }

    return nil
}

这里我们使用 switch 语句来匹配错误。如上使用 switch 提供了额外的安全，以防 Search 返回错误而不是 ErrNotFound。

重构

我们没有太多需要重构的地方，但随着对错误使用的增多，我们还可以做一些修改。

const (
    ErrNotFound   = DictionaryErr("could not find the word you were looking for")
    ErrWordExists = DictionaryErr("cannot add word because it already exists")
)

type DictionaryErr string

func (e DictionaryErr) Error() string {
    return string(e)
}

我们将错误声明为常量，这需要我们创建自己的 DictionaryErr 类型来实现 error 接口。

你可以在 Dave Cheney 的这篇优秀文章中了解更多相关的细节。

简而言之，它使错误更具可重用性和不可变性

首先编写测试

func TestUpdate(t *testing.T) {
    word := "test"
    definition := "this is just a test"
    dictionary := Dictionary{word: definition}
    newDefinition := "new definition"

    dictionary.Update(word, newDefinition)

    assertDefinition(t, dictionary, word, newDefinition)
}

Update 与 Create 密切相关，这是下一个需要我们实现的方法

尝试运行测试

./dictionary_test.go:53:2: dictionary.Update undefined (type Dictionary has no field or method Update)

编写最少量的代码让测试运行并检查输出

我们已经知道如何处理这样的错误。我们需要定义我们的函数。

func (d Dictionary) Update(word, definition string) {}

从这里可以看出我们需要改变这个词的定义。

dictionary_test.go:55: got 'this is just a test' want 'new definition'

编写足够的代码使测试通过

当我们用 Create 解决问题时就明白了如何处理这个问题。所以让我们实现一个与 Create 非常相似的方法。

 

func (d Dictionary) Update(word, definition string) {
    d[word] = definition
}

我们不需要对此进行重构，因为更改很简单。但是，我们现在遇到与 Create 相同的问题。

如果我们传入一个新单词，Update 会将它添加到字典中。

首先编写测试

t.Run("existing word", func(t *testing.T) {
    word := "test"
    definition := "this is just a test"
    newDefinition := "new definition"
    dictionary := Dictionary{word: definition}

    err := dictionary.Update(word, newDefinition)

    assertError(t, err, nil)
    assertDefinition(t, dictionary, word, newDefinition)
})

t.Run("new word", func(t *testing.T) {
    word := "test"
    definition := "this is just a test"
    dictionary := Dictionary{}

    err := dictionary.Update(word, definition)

    assertError(t, err, ErrWordDoesNotExist)
})

我们在单词不存在时添加了另一种错误类型。我们还修改了 Update 以返回 error 值。

尝试运行测试

./dictionary_test.go:53:16: dictionary.Update(word, "new test") used as value
./dictionary_test.go:64:16: dictionary.Update(word, definition) used as value
./dictionary_test.go:66:23: undefined: ErrWordDoesNotExists

这次我们得到 3 个错误，但我们知道如何处理这些错误。

编写最少量的代码让测试运行并检查输出

const (
    ErrNotFound         = DictionaryErr("could not find the word you were looking for")
    ErrWordExists       = DictionaryErr("cannot add word because it already exists")
    ErrWordDoesNotExist = DictionaryErr("cannot update word because it does not exist")
)

func (d Dictionary) Update(word, definition string) error {
    d[word] = definition
    return nil
}

我们添加了自己的错误类型并返回 nil 错误。

 通过这些更改，我们现在得到一个非常明确的错误：

dictionary_test.go:66: got error '%!s(<nil>)' want 'cannot update word because it does not exist'

编写足够的代码使测试通过

func (d Dictionary) Update(word, definition string) error {
    _, err := d.Search(word)

    switch err {
    case ErrNotFound:
        return ErrWordDoesNotExist
    case nil:
        d[word] = definition
    default:
        return err
    }

    return nil
}

除了在更新 dictionary 和返回错误时切换之外，这个函数看起来几乎与 Add 完全相同。

关于声明 Update 的新错误的注意事项

我们可以重用 ErrNotFound 而不添加新错误。但是，更新失败时有更精确的错误通常更好。

 特定的错误描述可以为你提供有关错误的更多信息。以下是一个 Web 应用中的示例：

遇到 ErrNotFound 时可以重定向用户，但遇到 ErrWordDoesNotExist 时会显示错误消息。

首先编写测试

func TestDelete(t *testing.T) {
    word := "test"
    dictionary := Dictionary{word: "test definition"}

    dictionary.Delete(word)

    _, err := dictionary.Search(word)
    if err != ErrNotFound {
        t.Errorf("Expected '%s' to be deleted", word)
    }
}

我们的测试创建一个带有单词的 Dictionary，然后检查该单词是否已被删除。

尝试运行测试

通过运行 go test 我们得到

 

./dictionary_test.go:74:6: dictionary.Delete undefined (type Dictionary has no field or method Delete)

编写最少量的代码让测试运行并检查输出

func (d Dictionary) Delete(word string) {

}

添加这个之后，测试告诉我们没有删除这个单词

dictionary_test.go:78: Expected 'test' to be deleted

编写足够的代码使测试通过

func (d Dictionary) Delete(word string) {
    delete(d, word)
}

Go 的 map 有一个内置函数 delete。它需要两个参数。第一个是这个 map，第二个是要删除的键。

delete 函数不返回任何内容，我们基于相同的概念构建 Delete 方法。

由于删除一个不存在的值是没有影响的，与我们的 Update 和 Create

我们不需要用错误复杂化 API。

 

总结

在本节中，我们介绍了很多内容。我们为一个字典应用创建了完整的 CRUD API。在整个过程中，我们学会了如何：

• 创建 map

•  在 map 中搜索值

•  向 map 添加新值

•  更新 map 中的值

•  从 map 中删除值

• 了解更多错误相关的知识
  • 如何创建常量类型的错误

• • 对错误进行封装