Go基礎(chǔ)教程系列之Go接口使用詳解
接口用法簡介
接口(interface)是一種類型,用來定義行為(方法)。
type Namer interface { my_method1() my_method2(para) my_method3(para) return_type ... }
但這些行為不會在接口上直接實現(xiàn),而是需要用戶自定義的方法來實現(xiàn)。所以,在上面的Namer接口類型中的方法my_methodN
都是沒有實際方法體的,僅僅只是在接口Namer中存放這些方法的簽名(簽名 = 函數(shù)名+參數(shù)(類型)+返回值(類型)
)。
當用戶自定義的類型實現(xiàn)了接口上定義的這些方法,那么自定義類型的值(也就是實例)可以賦值給接口類型的值(也就是接口實例)。這個賦值過程使得接口實例中保存了用戶自定義類型實例。
例如:
package main import ( "fmt" ) // Shaper 接口類型 type Shaper interface { Area() float64 } // Circle struct類型 type Circle struct { radius float64 } // Circle類型實現(xiàn)Shaper中的方法Area() func (c *Circle) Area() float64 { return 3.14 * c.radius * c.radius } // Square struct類型 type Square struct { length float64 } // Square類型實現(xiàn)Shaper中的方法Area() func (s *Square) Area() float64 { return s.length * s.length } func main() { // Circle類型的指針類型實例 c := new(Circle) c.radius = 2.5 // Square類型的值類型實例 s := Square{3.2} // Sharpe接口實例ins1,它自身是指針類型的 var ins1 Shaper // 將Circle實例c賦值給接口實例ins1 // 那么ins1中就保存了實例c ins1 = c fmt.Println(ins1) // 使用類型推斷將Square實例s賦值給接口實例 ins2 := s fmt.Println(ins2) }
上面將輸出:
&{2.5} {3.2}
從上面輸出結(jié)果中可以看出,兩個接口實例ins1和ins2被分別賦值后,分別保存了指針類型的Circle實例c和值類型的Square實例s。
另外,從上面賦值ins1和ins2的賦值語句上看:
ins1 = c ins2 := s
是否說明接口實例ins就是自定義類型的實例?實際上接口是指針類型(指向什么見下文)。這個時候,自定義類型的實例c、s稱為具體實例,ins實例是抽象實例,因為ins接口中定義的行為(方法)并沒有具體的行為模式,而c、s中的行為是具體的。
因為接口實例ins也是自定義類型的實例,所以當接口實例中保存了自定義類型的實例后,就可以直接從接口上調(diào)用它所保存的實例的方法。例如:
fmt.Println(ins1.Area()) // 輸出19.625 fmt.Println(ins2.Area()) // 輸出10.24
這里ins1.Area()
調(diào)用的是Circle類型上的方法Area(),ins2.Area()
調(diào)用的則是Square類型上的方法Area()。這說明Go的接口可以實現(xiàn)面向?qū)ο笾械亩鄳B(tài):可以按需調(diào)用名稱相同、功能不同的方法。
接口實例中存的是什么
前面說了,接口類型是指針類型,但是它到底存放了什么東西?
接口類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是2個指針,占用2個機器字長。
當將類型實例c
賦值給接口實例ins1
后,用println()
函數(shù)輸出ins1和c,比較它們的地址:
println(ins1) println(c)
輸出結(jié)果:
(0x4ceb00,0xc042068058) 0xc042068058
從結(jié)果中可以看出,接口實例中包含了兩個地址,其中第二個地址和類型實例c的地址是完全相同的。而第二個地址c
是Circle的指針類型實例,所以ins中的第二個值也是指針。
ins中的第一個是指針是什么?它所指向的是一個內(nèi)部表結(jié)構(gòu)iTable,這個Table中包含兩部分:第一部分是實例c的類型信息,也就是*Circle
,第二部分是這個類型(Circle)的方法集,也就是Circle類型的所有方法(此示例中Circle只定義了一個方法Area())。
所以,如圖所示:
注意,上圖中的實例c是指針,是指針類型的Circle實例。
對于值類型的Square實例s
,ins2保存的內(nèi)容則如下圖:
實際上接口實例中保存的內(nèi)容,在反射(reflect)中體現(xiàn)的淋漓盡致,reflect所有的一切都離不開接口實例保存的內(nèi)容。
方法集(Method Set)規(guī)則
官方手冊對Method Set的解釋:https://golang.org/ref/spec#Method_sets
實例的method set決定了它所實現(xiàn)的接口,以及通過receiver可以調(diào)用的方法。
方法集是類型的方法集合,對于非接口類型,每個類型都分兩個Method Set:值類型實例是一個Method Set,指針類型的實例是另一個Method Set。兩個Method Set由不同receiver類型的方法組成:
實例的類型 receiver -------------------------------------- 值類型:T (T Type) 指針類型:*T (T Type)或(T *Type)
也就是說:
- 值類型的實例的Method Set只由值類型的receiver
(T Type)
組成 - 指針類型的實例的Method Set由值類型和指針類型的receiver共同組成,即
(T Type)
和(T *Type)
這是什么意思呢?從receiver的角度去考慮:
receiver 實例的類型 --------------------------- (T Type) T 或 *T (T *Type) *T
上面的意思是:
- receiver是指針類型的方法只可能存在于指針類型的實例方法集中
- receiver是值類型的方法既存在于值類型的實例方法集中,也存在于指針類型的方法集中
從實現(xiàn)接口方法的角度上看:
- 如果某類型實現(xiàn)接口的方法的receiver是
(T *Type)
類型的,那么只有指針類型的實例*T
才算是實現(xiàn)了這個接口,因為這個方法不在值類型的實例T
方法集中 - 如果某類型實現(xiàn)接口的方法的receiver是
(T Type)
類型的,那么值類型的實例T
和指針類型的實例*T
都算實現(xiàn)了這個接口,因為這個方法既在值類型的實例T
方法集中,也在指針類型的實例*T
方法集中
舉個例子。接口方法Area(),自定義類型Circle有一個receiver類型為(c *Circle)
的Area()方法時,說明實現(xiàn)了接口的方法,但只有Circle實例的類型為指針類型時,這個實例才算是實現(xiàn)了接口,才能賦值給接口實例,才能當作一個接口參數(shù)。如下:
package main import "fmt" // Shaper 接口類型 type Shaper interface { Area() float64 } // Circle struct類型 type Circle struct { radius float64 } // Circle類型實現(xiàn)Shaper中的方法Area() // receiver類型為指針類型 func (c *Circle) Area() float64 { return 3.14 * c.radius * c.radius } func main() { // 聲明2個接口實例 var ins1, ins2 Shaper // Circle的指針類型實例 c1 := new(Circle) c1.radius = 2.5 ins1 = c1 fmt.Println(ins1.Area()) // Circle的值類型實例 c2 := Circle{3.0} // 下面的將報錯 ins2 = c2 fmt.Println(ins2.Area()) }
報錯結(jié)果:
cannot use c2 (type Circle) as type Shaper in assignment: Circle does not implement Shaper (Area method has pointer receiver)
它的意思是,Circle值類型的實例c2沒有實現(xiàn)Share接口的Area()方法,它的Area()方法是指針類型的receiver。換句話說,值類型的c2實例的Method Set中沒有receiver類型為指針的Area()方法。
所以,上面應(yīng)該改成:
ins2 = &c2
再聲明一個方法,它的receiver是值類型的。下面的代碼一切正常。
type Square struct{ length float64 } // 實現(xiàn)方法Area(),receiver為值類型 func (s Square) Area() float64{ return s.length * s.length } func main() { var ins3,ins4 Shaper // 值類型的Square實例s1 s1 := Square{3.0} ins3 = s1 fmt.Println(ins3.Area()) // 指針類型的Square實例s2 s2 := new(Square) s2.length=4.0 ins4 = s2 fmt.Println(ins4.Area()) }
所以,從struct類型定義的方法的角度去看,如果這個類型的方法有指針類型的receiver方法,則只能使用指針類型的實例賦值給接口變量,才算是實現(xiàn)了接口。如果這個類型的方法全是值類型的receiver方法,則可以隨意使用值類型或指針類型的實例賦值給接口變量。下面這兩個對應(yīng)關(guān)系,對于理解很有幫助:
實例的類型 receiver -------------------------------------- 值類型:T (T Type) 指針類型:*T (T Type)或(T *Type) receiver 實例的類型 --------------------------- (T Type) T 或 *T (T *Type) *T
很經(jīng)常的,我們會直接使用推斷類型的賦值方式(如ins2 := c2
)將實例賦值給一個變量,我們以為這個變量是接口的實例,但實際上并不一定。正如上面值類型的c2賦值給ins2,這個ins2將是從c2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拷貝而來的另一個副本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并非接口實例,但這時通過ins2也能調(diào)用Area()方法:
c2 = Circle{3.2} ins2 := c2 fmt.Println(ins2.Area()) // 正常執(zhí)行
之所以能調(diào)用,是因為Circle類型中有Area()方法,但這不是通過接口去調(diào)用的。
所以,在使用接口的時候,應(yīng)當盡量使用var先聲明接口類型的實例,再將類型的實例賦值給接口實例(如var ins1,ins2 Shaper
),或者使用ins1 := Shaper(c1)
的方式。這樣,如果賦值給接口實例的類型實例沒有實現(xiàn)該接口,將會報錯。
但是,為什么要限制指針類型的receiver只能是指針類型的實例的Method Set呢?
看下圖,假如指針類型的receiver可以組成值類型實例的Method Set,那么接口實例的第二個指針就必須找到值類型的實例的地址。但實際上,并非所有值類型的實例都能獲取到它們的地址。
哪些值類型的實例找不到地址?最常見的是那些簡單數(shù)據(jù)類型的別名類型,如果匿名生成它們的實例,它們的地址就會被Go徹底隱藏,外界找不到這個實例的地址。
例如:
package main import "fmt" type myint int func (m *myint) add() myint { return *m + 1 } func main() { fmt.Println(myint(3).add()) }
以下是報錯信息:找不到myint(3)的地址
abc\abc.go:11:22: cannot call pointer method on myint(3) abc\abc.go:11:22: cannot take the address of myint(3)
這里的myint(3)
是匿名的myint實例,它的底層是簡單數(shù)據(jù)類型int,myint(3)
的地址會被徹底隱藏,只會提供它的值對象3。
普通方法和實現(xiàn)接口方法的區(qū)別
對于普通方法,無論是值類型還是指針類型的實例,都能正常調(diào)用,且調(diào)用時拷貝的內(nèi)容都由receiver的類型決定。
func (T Type) method1 // 值類型receiver func (T *Type) method2 // 指針類型receiver
指針類型的receiver決定了無論是值類型還是指針類型的實例,都拷貝實例的指針。值類型的receiver決定了無論是值類型還是指針類型的實例,都拷貝實例本身。
所以,對于person數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):
type person struct {} p1 := person{} // 值類型的實例 p2 := new(person) // 指針類型的實例
p1.method1()
和p2.method1()
都是拷貝整個person實例,只不過Go對待p2.method1()
時多一個"步驟":將其解除引用。所以p2.method1()
等價于(*p2).method1()
。
p1.method2()
和p2.method2()
都拷貝person實例的指針,只不過Go對待p1.method2()
時多一個"步驟":創(chuàng)建一個額外的引用。所以,p1.method2()
等價于(&p1).method2()
。
而類型實現(xiàn)接口方法時,method set規(guī)則決定了類型實例是否實現(xiàn)了接口。
receiver 實例的類型 --------------------------- (T Type) T 或 *T (T *Type) *T
對于接口abc、接口方法method1()、method2()和結(jié)構(gòu)person:
type abc interface { method1 method2 } type person struct {} func (T person) method1 // 值類型receiver func (T *person) method2 // 指針類型receiver p1 := abc(person) // 接口變量保存值類型實例 p2 := abc(&person) // 接口變量保存指針類型實例
p2.method1()
、p2.method2()
以及p1.method1()
都是允許的,都會通過接口實例去調(diào)用具體person實例的方法。
但p1.method2()
是錯誤的,因為method2()的receiver是指針類型的,導(dǎo)致p1沒有實現(xiàn)接口abc的method2()方法。
接口類型作為參數(shù)
將接口類型作為參數(shù)很常見。這時,那些實現(xiàn)接口的實例都能作為接口類型參數(shù)傳遞給函數(shù)/方法。
例如,下面的myArea()函數(shù)的參數(shù)是n Shaper
,是接口類型。
package main import ( "fmt" ) // Shaper 接口類型 type Shaper interface { Area() float64 } // Circle struct類型 type Circle struct { radius float64 } // Circle類型實現(xiàn)Shaper中的方法Area() func (c *Circle) Area() float64 { return 3.14 * c.radius * c.radius } func main() { // Circle的指針類型實例 c1 := new(Circle) c1.radius = 2.5 myArea(c1) } func myArea(n Shaper) { fmt.Println(n.Area()) }
上面myArea(c1)
是將c1作為接口類型參數(shù)傳遞給n,然后調(diào)用c1.Area()
,因為實現(xiàn)了接口方法,所以調(diào)用的是Circle的Area()。
如果實現(xiàn)接口方法的receiver是指針類型的,但卻是值類型的實例,將沒法作為接口參數(shù)傳遞給函數(shù),原因前面已經(jīng)解釋過了,這種類型的實例沒有實現(xiàn)接口。
以接口作為方法或函數(shù)的參數(shù),將使得一切都變得靈活且通用,只要是實現(xiàn)了接口的類型實例,都可以去調(diào)用它。
用的非常多的fmt.Println()
,它的參數(shù)也是接口,而且是變長的接口參數(shù):
$ go doc fmt Println func Println(a ...interface{}) (n int, err error)
每一個參數(shù)都會放進一個名為a的Slice中,Slice中的元素是接口類型,而且是空接口,這使得無需實現(xiàn)任何方法,任何東西都可以丟到fmt.Println()中來,至于每個東西怎么輸出,那就要看具體情況:由類型的實現(xiàn)的String()方法決定。
接口類型的嵌套
接口可以嵌套,嵌套的內(nèi)部接口將屬于外部接口,內(nèi)部接口的方法也將屬于外部接口。
例如,F(xiàn)ile接口內(nèi)部嵌套了ReadWrite接口和Lock接口。
type ReadWrite interface { Read(b Buffer) bool Write(b Buffer) bool } type Lock interface { Lock() Unlock() } type File interface { ReadWrite Lock Close() }
除此之外,類型嵌套時,如果內(nèi)部類型實現(xiàn)了接口,那么外部類型也會自動實現(xiàn)接口,因為內(nèi)部屬性是屬于外部屬性的。
更多關(guān)于Go基礎(chǔ)教程系列之Go接口的使用方法請查看下面的相關(guān)鏈接
相關(guān)文章
golang?recover函數(shù)使用中的一些坑解析
這篇文章主要為大家介紹了golang?recover函數(shù)使用中的一些坑解析,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進步,早日升職加薪2023-02-02解決Golang time.Parse和time.Format的時區(qū)問題
這篇文章主要介紹了解決Golang time.Parse和time.Format的時區(qū)問題,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2021-04-04Golang監(jiān)聽日志文件并發(fā)送到kafka中
這篇文章主要介紹了Golang監(jiān)聽日志文件并發(fā)送到kafka中,日志收集項目的準備中,本文主要講的是利用golang的tail庫,監(jiān)聽日志文件的變動,將日志信息發(fā)送到kafka中?,需要的朋友可以參考一下2022-04-04