Go語(yǔ)言中interface語(yǔ)法與使用詳解

更新時(shí)間：2022年07月14日 14:41:36 作者：yuqiang870

Go語(yǔ)言里面設(shè)計(jì)最精妙的應(yīng)該算interface,它讓面向?qū)ο?內(nèi)容組織實(shí)現(xiàn)非常的方便,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Go語(yǔ)言中interface語(yǔ)法與使用的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

初識(shí)interface

Go語(yǔ)言的面向?qū)ο蟮闹R(shí)點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)它的面向?qū)ο竽芰θ?interface 撐著，而且它的 interface 還與我們以前知道的 interface 完全不同。故而整個(gè)過程不斷的思考為什么要如此設(shè)計(jì)？這樣設(shè)計(jì)給我們帶來了什么影響？

interface(接口)是golang最重要的特性之一，實(shí)現(xiàn)多態(tài)。Interface類型可以定義一組方法，但是這些不需要實(shí)現(xiàn)。并且interface不能包含任何變量。

基本語(yǔ)法

定義一個(gè)接口

type Person interface {
    // 聲明方法
    method1(參數(shù)列表)返回值列表
    method2(參數(shù)列表)返回值列表
}

實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口

func (t 自定義類型）method1(參數(shù)列表）返回值列表 {
    //方法實(shí)現(xiàn)
}
func (t 自定義類型）method2(參數(shù)列表）返回值列表 {
    //方法實(shí)現(xiàn)
}

小結(jié)：

（1）接口里的所有方法都沒有方法體，即接口的方法都是沒有實(shí)現(xiàn)的方法。接口體現(xiàn)了程序設(shè)計(jì)的多態(tài)和高內(nèi)聚低耦合的思想。

（2）Go中的接口，不需要顯示的實(shí)現(xiàn)。只要一個(gè)變量，含有接口類型中的所有方法，那么這個(gè)變量就實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。因此，Go中沒有implement關(guān)鍵字樣。

（3）Go實(shí)現(xiàn)接口與方法有關(guān)，與接口本身叫什么名字沒有特別大的關(guān)系。變量需要實(shí)現(xiàn)接口所有的方法。

其他注意事項(xiàng)

(1)接口本身不能創(chuàng)建實(shí)例，但是可以指向一個(gè)實(shí)現(xiàn)了該接口的自定義類型的變量（實(shí)例）。

package main

import "fmt"

// Person 定義接口
type Person interface {
	GetName() string
	GetAge() uint32
}

// Student 定義類型
type Student struct {
	Name string
	Age uint32
}

func (s Student) GetName()  string{
	return s.Name
}
func (s Student) GetAge()  uint32{
	return s.Age
}

func main() {

var student Student
	student.Age = 12
	student.Name = "小明"

var person Person
	person = student  //接口執(zhí)行向student
	fmt.Printf("name:%s,age: %d\n", person.GetName(), person.GetAge())
}

（2）接口中所有的方法都沒有方法體，即都是沒有實(shí)現(xiàn)的方法。

（3）在Go中，一個(gè)自定義類型需要將某個(gè)接口的所有方法都實(shí)現(xiàn)，我們說這個(gè)自定義類型實(shí)現(xiàn)了該接口。

（4）一個(gè)自定義類型只有實(shí)現(xiàn)了某個(gè)接口，才能將該自定義類型的實(shí)例（變量）賦給接口類型。

（5）只要是自定義數(shù)據(jù)類型就可以實(shí)現(xiàn)接口，不僅僅是結(jié)構(gòu)體類型。

（6）一個(gè)自定義類型可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。

（7）Go接口不能有任何變量。

（8）一個(gè)接口可以繼承多個(gè)別的接口，這時(shí)如果要實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口必須實(shí)現(xiàn)它繼承的所有接口的方法。在低版本的Go編輯器中，一個(gè)接口繼承其他多個(gè)接口時(shí)，不允許繼承的接口有相同的方法名。比如A接口繼承B、C接口，B、C接口的方法名不能一樣。高版本的Go編輯器沒有相關(guān)問題。

（9）interface類型默認(rèn)是一個(gè)指針（引用類型），如果沒有對(duì)interface初始化就使用，那么會(huì)輸出nil。

（10）空接口interface{}沒有任何方法，所以所有類型都實(shí)現(xiàn)了空接口，即我們可以把任何一個(gè)變量賦給空接口類型。

interface底層實(shí)現(xiàn)

Go的interface源碼在Golang源碼的runtime目錄中。

Go的interface是由兩種類型來實(shí)現(xiàn)的：iface和eface。

iface

iface是包含方法的interface，如：

type Person interface {
	Print()
}

iface的源代碼是：

type iface struct {
	tab  *itab
	data unsafe.Pointer
}

iface具體結(jié)構(gòu)是：

itab是iface不同于eface的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其包含兩部分：一部分是唯一確定包含該interface的具體結(jié)構(gòu)類型，一部分是指向具體方法集的指針。其具體結(jié)構(gòu)為：

itab結(jié)構(gòu)

屬性 itab的源代碼是：

type itab struct {
	inter *interfacetype //此屬性用于定位到具體interface
	_type *_type         //此屬性用于定位到具體interface
	hash  uint32         // copy of _type.hash. Used for type switches.
	_     [4]byte
	fun   [1]uintptr     // variable sized. fun[0]==0 means _type does not implement inter.
}

屬性interfacetype類似于_type，其作用就是interface的公共描述，類似的還有maptype、arraytype、chantype…其都是各個(gè)結(jié)構(gòu)的公共描述，可以理解為一種外在的表現(xiàn)信息。interfacetype源碼如下：

type interfacetype struct {
	typ     _type
	pkgpath name
	mhdr    []imethod
}
type imethod struct {
	name nameOff
	ityp typeOff
}

iface的整體結(jié)構(gòu)為：

我們來看一個(gè)例子，對(duì)于含有方法的interface賦值后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？

package main

import "fmt"

// Person 定義接口
type Person interface {
	GetName() string
	GetAge() uint32
}

// Student 定義類型
type Student struct {
	Name string
	Age uint32
}

func (s Student) GetName()  string{
	return s.Name
}
func (s Student) GetAge()  uint32{
	return s.Age
}

func main() {

var student Student
	student.Age = 12
	student.Name = "小明"

var person Person
	person = student
	fmt.Printf("name:%s,age: %d\n", person.GetName(), person.GetAge())
}

運(yùn)行結(jié)果:

name:小明,age: 12

Process finished with the exit code 0

內(nèi)存分布示意圖：

eface

eface是不包含方法的interface，即空interface，如：

type Person interface {
}

或者

var person interface{} = xxxx實(shí)體

侵入式與非侵入式的理解

侵入式

你的代碼里已經(jīng)嵌入了別的代碼，這些代碼可能是你引入過的框架，也可能是你通過接口繼承得來的，比如：java中的繼承，必須顯示的表明我要繼承那個(gè)接口，這樣你就可以擁有侵入代碼的一些功能。所以我們就稱這段代碼是侵入式代碼。

優(yōu)點(diǎn)：通過侵入代碼與你的代碼結(jié)合可以更好的利用侵入代碼提供給的功能。

缺點(diǎn)：框架外代碼就不能使用了，不利于代碼復(fù)用。依賴太多重構(gòu)代碼太痛苦了。

非侵入式

正好與侵入式相反，你的代碼沒有引入別的包或框架，完完全全是自主開發(fā)。比如go中的接口，不需要顯示的繼承接口，只需要實(shí)現(xiàn)接口的所有方法就叫實(shí)現(xiàn)了該接口，即便該接口刪掉了，也不會(huì)影響我，所有g(shù)o語(yǔ)言的接口數(shù)非侵入式接口；再如Python所崇尚的鴨子類型。

優(yōu)點(diǎn)：代碼可復(fù)用，方便移植。非侵入式也體現(xiàn)了代碼的設(shè)計(jì)原則：高內(nèi)聚，低耦合。

缺點(diǎn)：無法復(fù)用框架提供的代碼和功能。

接下來看看java與go語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)接口來理解侵入式與非侵入式的區(qū)別。

java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)

定義接口

public interface IPersonService {
    String getName();
    Integer getAge();
}

實(shí)現(xiàn)接口的類

public class PersonService implements IPersonService{
    @Override
    public String getName() {
        return "小明";
    }
    @Override
    public Integer getAge() {
        return 12;
    }
}

go語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)

package main
import "fmt"

// Person 定義接口
type Person interface {
	GetName() string
	GetAge() uint32
}
// Student 定義類型
type Student struct {
	Name string
	Age uint32
}

func (s Student) GetName()  string{
	return s.Name
}
func (s Student) GetAge()  uint32{
	return s.Age
}

func main() {

var student Student
	student.Age = 12
	student.Name = "小明"

var person Person
	person = student
	fmt.Printf("name:%s,age: %d\n", person.GetName(), person.GetAge())
}

通過上面的例子我們總結(jié)了以下問題：

侵入式通過 implements 把實(shí)現(xiàn)類與具體接口綁定起來了，因此有了強(qiáng)耦合;
假如修改了接口方法，則實(shí)現(xiàn)類方法必須改動(dòng)；
假如類想再實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，實(shí)現(xiàn)類也必須進(jìn)行改動(dòng)；
后續(xù)實(shí)現(xiàn)此接口的類，必須了解相關(guān)的接口；
Go語(yǔ)言非侵入式的方式很好地解決了這幾個(gè)問題，只要實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了與接口相同的方法，就實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口。隨著代碼量的增加，根本不需要的關(guān)心實(shí)現(xiàn)了哪些接口，不需要刻意去先定義接口再實(shí)現(xiàn)接口的固定模式，在原有類新增實(shí)現(xiàn)接口時(shí)，不需要更改類，做到低侵入式、低耦合開發(fā)的好處。

interface的應(yīng)用場(chǎng)景

類型轉(zhuǎn)換

類型推斷可將接口變量還原為原始類型，或用來判斷是否實(shí)現(xiàn)了某個(gè)更具體的接口類型。

type data int
  
func(d data)String()string{ 
   return fmt.Sprintf("data:%d",d) 
} 
  
func main() { 
   var d data=15
   var x interface{} =d
  
   if n,ok:=x.(fmt.Stringer);ok{  // 轉(zhuǎn)換為更具體的接口類型 
       fmt.Println(n) 
    } 
  
   if d2,ok:=x.(data);ok{        // 轉(zhuǎn)換回原始類型 
       fmt.Println(d2) 
    } 
  
   e:=x.(error)           // 錯(cuò)誤:main.data is not error
   fmt.Println(e) 
}

輸出為：

data:15
data:15
panic:interface conversion:main.data is not error:missing method Error

但是此處會(huì)觸發(fā)panic，使用ok-idiom模式，即便轉(zhuǎn)換失敗也不會(huì)引發(fā)panic。還可用switch語(yǔ)句在多種類型間做出推斷匹配，這樣空接口就有更多發(fā)揮空間。

func main() {
var x interface{} =func(x int)string{ 
       return fmt.Sprintf("d:%d",x) 
    } 
  
   switch v:=x.(type) {            // 局部變量v是類型轉(zhuǎn)換后的結(jié)果 
   case nil: 
       println("nil") 
   case*int: 
       println(*v) 
   case func(int)string: 
       println(v(100)) 
   case fmt.Stringer: 
       fmt.Println(v) 
   default: 
       println("unknown") 
    } 
}

輸出為：

d:100

實(shí)現(xiàn)多態(tài)功能

多態(tài)功能是interface實(shí)現(xiàn)的重要功能，也是Golang中的一大行為特色，其多態(tài)功能一般要結(jié)合Go method實(shí)現(xiàn)，作為函數(shù)參數(shù)可以容易的實(shí)現(xiàn)多臺(tái)功能。

package main

import "fmt"

// notifier是一個(gè)定義了通知類行為的接口
type notifier interface {
　 notify()
}

// 定義user及user.notify方法
type user struct {
　 name　string
　 email string
}

func (u *user) notify() {
　 fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>\n",
　　　 u.name,
　　　 u.email)
}

// 定義admin及admin.notify方法
type admin struct {
　 name　string
　 email string
}

func (a *admin) notify() {
　 fmt.Printf("Sending admin email to %s<%s>\n",
　　　 a.name,
　　　 a.email)
}

func main() {
　 // 創(chuàng)建一個(gè)user值并傳給sendNotification
　 bill := user{"Bill", "bill@email.com"}
　 sendNotification(&bill)

　 // 創(chuàng)建一個(gè)admin值并傳給sendNotification
　 lisa := admin{"Lisa", "lisa@email.com"}
　 sendNotification(&lisa)
}

// sendNotification接受一個(gè)實(shí)現(xiàn)了notifier接口的值
// 并發(fā)送通知
func sendNotification(n notifier) {
　 n.notify()
}

上述代碼中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)多態(tài)的例子，函數(shù)sendNotification接受一個(gè)實(shí)現(xiàn)了notifier接口的值作為參數(shù)。既然任意一個(gè)實(shí)體類型都能實(shí)現(xiàn)該接口，那么這個(gè)函數(shù)可以針對(duì)任意實(shí)體類型的值來執(zhí)行notify方法，調(diào)用notify時(shí)，會(huì)根據(jù)對(duì)象的實(shí)際定義來實(shí)現(xiàn)不同的行為，從而實(shí)現(xiàn)多態(tài)行為。

補(bǔ)充：interface 與 nil 的比較

引用公司內(nèi)部同事的討論議題，覺得之前自己也沒有理解明白，為此，單獨(dú)羅列出來，例子是最好的說明，如下

package main
 
import (
    "fmt"
    "reflect"
)
 
type State struct{}
 
func testnil1(a, b interface{}) bool {
    return a == b
}
 
func testnil2(a *State, b interface{}) bool {
    return a == b
}
 
func testnil3(a interface{}) bool {
    return a == nil
}
 
func testnil4(a *State) bool {
    return a == nil
}
 
func testnil5(a interface{}) bool {
    v := reflect.ValueOf(a)
    return !v.IsValid() || v.IsNil()
}
 
func main() {
    var a *State
    fmt.Println(testnil1(a, nil))
    fmt.Println(testnil2(a, nil))
    fmt.Println(testnil3(a))
    fmt.Println(testnil4(a))
    fmt.Println(testnil5(a))
}

返回結(jié)果如下

false
false
false
true
true

為啥呢？

一個(gè)interface{}類型的變量包含了2個(gè)指針，一個(gè)指針指向值的類型，另外一個(gè)指針指向?qū)嶋H的值對(duì)一個(gè)interface{}類型的nil變量來說，它的兩個(gè)指針都是0；但是var a *State傳進(jìn)去后，指向的類型的指針不為0了，因?yàn)橛蓄愋土耍?所以比較為false。 interface 類型比較，要是兩個(gè)指針都相等，才能相等。