Go語言接口與多態(tài)詳細介紹

更新時間：2024年09月26日 12:20:53 作者：景天科技苑

Go語言的接口類型是一組方法定義的集合,它體現(xiàn)了多態(tài)性、高內(nèi)聚和低耦合的設(shè)計思想,接口通過interface關(guān)鍵字定義,無需實現(xiàn)具體方法,任何實現(xiàn)了接口所有方法的類型即視為實現(xiàn)了該接口,感興趣的朋友一起看看吧

接口與多態(tài)

1. 接口

1. 接口的定義

1、Go語言提供了接口數(shù)據(jù)類型。
2、接口就是把一些共性的方法集合在一起定義。
3、如果有實現(xiàn)類將接口定義的方法全部實現(xiàn)了，那么就代表實現(xiàn)了這個接口
4、隱式實現(xiàn) Go ，假設(shè)A實現(xiàn)了B接口中的所有方法，不需要顯示聲明
5、接口是方法的定義集合，不需要實現(xiàn)具體的方法內(nèi)容。名字約束

在Go語言中，接口（Interface）是一個重要的特性，它允許我們定義一組方法但不實現(xiàn)它們，任何類型只要實現(xiàn)了這些方法，就被認為是實現(xiàn)了該接口。
接口體現(xiàn)了程序設(shè)計的多態(tài)、高內(nèi)聚、低耦合的思想，是實現(xiàn)面向?qū)ο缶幊讨卸鄳B(tài)性的關(guān)鍵工具。

接口通過interface關(guān)鍵字定義，它是一組方法的集合。接口中的方法沒有實現(xiàn)體，即它們沒有具體的實現(xiàn)代碼。一個類型只要實現(xiàn)了接口中的所有方法，就認為該類型實現(xiàn)了該接口。
如果一個結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)了這個接口所有的方法，那這個結(jié)構(gòu)體就是這個接口類型的

2. 接口應(yīng)用代碼示例

接口的基本語法如下：

type 接口名 interface {  
    方法名1(參數(shù)列表1) 返回值列表1  
    方法名2(參數(shù)列表2) 返回值列表2  
    ...  
}

package main
import (
    "fmt"
)
// 接口： USB、typec、插座
// 1、Go語言提供了接口數(shù)據(jù)類型。
// 2、接口就是把一些共性的方法集合在一起定義。
// 3、如果有實現(xiàn)類將接口定義的方法全部實現(xiàn)了，那么就代表實現(xiàn)了這個接口
// 4、隱式實現(xiàn) Go ，假設(shè)A實現(xiàn)了B接口中的所有方法，不需要顯示聲明
// 5、接口是方法的定義集合，不需要實現(xiàn)具體的方法內(nèi)容。名字約束
// USB 接口的定義 interface 來定義，方法太多了，要歸類，方法的集合
type USB interface { // 接口，方法的集合
    input()  // 輸入方法
    output() // 輸出方法
}
// Mouse 結(jié)構(gòu)體
type Mouse struct {
    name string
}
// 結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)了接口的全部方法就代表實現(xiàn)了這個接口，否則不算實現(xiàn)這個接口
func (mouse Mouse) output() {
    fmt.Println(mouse.name, "鼠標輸出")
}
func (mouse Mouse) input() {
    fmt.Println(mouse.name, "鼠標輸入")
}
// 接口調(diào)用測試
func test(u USB) {
    u.input()
    u.output()
}
func main() {
    // 通過傳入接口實現(xiàn)類來進行調(diào)用
    m1 := Mouse{name: "羅技"}
    // test 參數(shù) USB 類型，如果一個結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)了這個接口所有的方法，那這個結(jié)構(gòu)體就是這個接口類型的
    test(m1)
    //也可以單獨測試接口
    //m1.input()
    k1 := KeyBoard{name: "雷蛇"}
    test(k1)
    // 定義高級類型  k1就升級了  KeyBoard --> USB  向上轉(zhuǎn)型
    var usb USB
    usb = k1
    fmt.Println(usb)
    // 接口是無法使用實現(xiàn)類的屬性的
    //fmt.Println(usb.name)
}
// KeyBoard 結(jié)構(gòu)體
type KeyBoard struct {
    name string
}
// 結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)了接口的全部方法就代表實現(xiàn)了這個接口，否則不算實現(xiàn)這個接口
func (key KeyBoard) output() {
    fmt.Println(key.name, "鍵盤輸出")
}
func (key KeyBoard) input() {
    fmt.Println(key.name, "鍵盤輸入")
}

帶有參數(shù)和返回值的接口

package main
import "fmt"
// Tongxin 定義接口
type Tongxin interface {
    //定義帶有參數(shù)和返回值的方法
    dadianhua(youdian bool) string
    jieidanhua(youdian bool) string
}
// People 定義結(jié)構(gòu)體
type People struct {
    name  string
    age   int
    phone string
}
// 實現(xiàn)接口
func (p People) dadianhua(youdian bool) string {
    if youdian {
        return fmt.Sprintf("%v 打了電話", p.name)
    } else {
        return fmt.Sprintf("打電話時手機沒電了")
    }
}
func (p People) jieidanhua(youdian bool) string {
    if youdian {
        return fmt.Sprintf("%v 接了電話", p.name)
    } else {
        return fmt.Sprintf("接電話時手機沒電了")
    }
}
// 接口測試，有傳參，有返回值
func testdianhua(phone Tongxin) {
    str1 := phone.dadianhua(false)
    str2 := phone.jieidanhua(true)
    fmt.Println(str1, str2)
}
func main() {
    //創(chuàng)建對象
    p := People{"jingtian", 18, "18898985898"}
    //如果一個結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)了這個接口所有的方法，那這個結(jié)構(gòu)體就是這個接口類型的
    testdianhua(p)
}

2. 模擬多態(tài)

多態(tài)是指相同的接口（方法）可以表現(xiàn)出不同的行為。在Go語言中，通過接口實現(xiàn)多態(tài)。
在Go語言中，接口定義了一組方法的集合，但不實現(xiàn)它們，而是由具體的類型來實現(xiàn)這些方法。
任何實現(xiàn)了接口中所有方法的類型都被視為該接口的實現(xiàn)。接口是Go語言中實現(xiàn)多態(tài)性的關(guān)鍵。

多態(tài)：一個事務(wù)有多種形態(tài)
父類：動物
子類：貓
子類：狗

貓和狗是多態(tài)的，他們既可以是自己，也可以是動物，這個就是多態(tài)，一個事務(wù)有多種形態(tài)

Go語言中多態(tài)的實現(xiàn)
定義接口
首先，我們需要定義一個接口，該接口包含了一組需要被實現(xiàn)的方法。例如，我們可以定義一個Shape接口，用于計算不同形狀的面積。

type Shape interface {  
    Area() float64  
}

在這個接口中，我們定義了一個Area()方法，該方法返回一個float64類型的值，表示形狀的面積。

實現(xiàn)接口
接下來，我們需要定義具體的類型來實現(xiàn)這個接口。這些類型將提供Area()方法的具體實現(xiàn)。
矩形

type Rectangle struct {  
    Width  float64  
    Height float64  
}  
func (r Rectangle) Area() float64 {  
    return r.Width * r.Height  
}

圓形

type Circle struct {  
    Radius float64  
}  
func (c Circle) Area() float64 {  
    return math.Pi * c.Radius * c.Radius  
}

使用接口進行多態(tài)調(diào)用
現(xiàn)在，我們可以使用Shape接口來創(chuàng)建不同類型的形狀對象，并通過接口進行多態(tài)調(diào)用。

func main() {  
    r := Rectangle{Width: 4, Height: 5}  
    c := Circle{Radius: 3}  
    shapes := []Shape{r, c}  
    for _, shape := range shapes {  
        fmt.Printf("Area: %f\n", shape.Area())  
    }  
}

完整代碼

package main
import (
    "fmt"
    "math"
)
type Shape interface {
    Area() float64
}
// Rectangle 矩形
type Rectangle struct {
    Width  float64
    Height float64
}
func (r Rectangle) Area() float64 {
    return r.Width * r.Height
}
// Circle 圓形
type Circle struct {
    Radius float64
}
func (c Circle) Area() float64 {
    return math.Pi * c.Radius * c.Radius
}
func main() {
    r := Rectangle{Width: 4, Height: 5}
    c := Circle{Radius: 3}
    shapes := []Shape{r, c}
    for _, shape := range shapes {
        fmt.Printf("Area: %f\n", shape.Area())
    }
}

在上面的代碼中，我們創(chuàng)建了一個shapes切片，該切片包含了不同類型的形狀對象（矩形和圓形）。
然后，我們遍歷shapes切片，并通過Shape接口調(diào)用Area()方法。由于這兩種形狀都實現(xiàn)了Shape接口，因此多態(tài)性使我們能夠以一致的方式調(diào)用它們的Area()方法。

多態(tài)案例2：

package main
import "fmt"
// Animal3 定義接口
type Animal3 interface {
    eat()
    sleep()
}
type Dog3 struct {
    name string
}
func (dog Dog3) eat() {
    fmt.Println(dog.name, "--eat")
}
func (dog Dog3) sleep() {
    fmt.Println(dog.name, "--sleep")
}
// 多態(tài)
func main() {
    // Dog 兩重身份：1、Dog   2、Animal ，多態(tài)
    dog1 := Dog3{name: "旺財"}
    dog1.eat()
    dog1.sleep()
    // Dog 也可以是 Animal
    test2(dog1)
    // 定義一個類型可以為接口類型的變量
    // 實際上所有實現(xiàn)類都可以賦值給這個對象
    var animal Animal3 // 模糊的 -- 具體化，將具體的實現(xiàn)類賦值給他，才有意義
    animal = dog1
    //接口是無法使用實現(xiàn)類的屬性的
    test2(animal)
}
// Animal 接口
func test2(a Animal3) {
    a.eat()
    a.sleep()
}

接口的實現(xiàn)類都擁有多態(tài)特性：除了自己本身還是他對應(yīng)接口的類型。

3. 空接口

空接口interface{}不包含任何方法，因此任何類型都實現(xiàn)了空接口?？战涌诳梢员灰暈槟苎b入任意數(shù)量、任意數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)容器。
因此空接口可以存儲任何的類型
空接口不好記，因此在新版本go中起了個名字，叫any

interface{}  == any

之所以我們的fmt.Println能打印所有東西，就是因為它傳入的參數(shù)就是any，而any的類型就是空接口

點擊any進去看看，就是空接口

package main
import "fmt"
// A 定義空接口
type A interface{}
// Dogg 所有結(jié)構(gòu)體都實現(xiàn)了空接口A
type Dogg struct {
    name string
}
type Catt struct {
    name string
}
func testNow(a A) {
    fmt.Println(a)
}
// 可以指定定義空接口
// // any is an alias for interface{} and is equivalent to interface{} in all ways.
// type any = interface{}
// 可以傳入任何東西
func testNow2(temp interface{}) {
}
func main() {
    //A類型可以是任何類型
    var a1 A = Catt{name: "喵喵"}
    var a2 A = Dogg{name: "旺財"}
    var a3 A = 1
    var a4 A = "景天科技苑"
    fmt.Println(a1)
    fmt.Println(a2)
    fmt.Println(a3)
    fmt.Println(a4)
    testNow(a1)
    // map結(jié)合空接口，就可以存儲任何類型數(shù)據(jù)
    map1 := make(map[string]interface{})
    map1["name"] = "dajiang"
    map1["age"] = 18
    fmt.Println(map1)
    // slice，切片定義成空接口類型，也可以存放任何類型數(shù)據(jù)
    s1 := make([]any, 0, 10)
    s1 = append(s1, 1, "12312", false, a1, a2)
    fmt.Println(s1)
    //數(shù)組空接口，數(shù)組里面的值默認是nil，也可以存放任何數(shù)據(jù)類型
    var arr [4]interface{}
    fmt.Println(arr)
    arr[0] = 3
    arr[1] = "2"
    arr[2] = s1
    arr[3] = true
    fmt.Println(arr)
}

4. 接口嵌套

接口可以嵌套其他接口，即一個接口可以繼承多個別的接口。這時，如果要實現(xiàn)這個接口，必須實現(xiàn)它繼承的所有接口的方法。

package main
import (
    "fmt"
)
type AA interface {
    test1()
}
type BB interface {
    test2()
}
// CC 接口嵌套  CC :  test1()/test2()/test3()
// 如果要實現(xiàn)接口CC，那么需要實現(xiàn)這個三個方法。那這個對象就有3個接口可以轉(zhuǎn)型。
type CC interface {
    AA // 導入AA接口中的方法
    BB
    test3()
}
// Dog7 編寫一個結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)接口CC
type Dog7 struct {
}
func (dog Dog7) test1() {
    fmt.Println("test1")
}
func (dog Dog7) test2() {
    fmt.Println("test2")
}
func (dog Dog7) test3() {
    fmt.Println("test3")
}
func main() {
    // dog 擁有4種形態(tài)： Dog7 、CC 、 BB 、 AA
    var dog Dog7 = Dog7{}
    dog.test1()
    dog.test2()
    dog.test3()
    // 接口對象只能調(diào)用自己接口里面的方法
    var a AA = dog
    a.test1()
    //a.test2() // 向上轉(zhuǎn)型之后只能調(diào)用它自己對應(yīng)的方法
    var b BB = dog
    b.test2()
    //c三個方法都可以調(diào)用
    var c CC = dog
    c.test1()
    c.test2()
    c.test3()
}

5. 接口斷言

接口斷言用于檢查接口變量是否持有特定類型的值，并獲取該值。被斷言的對象必須是接口類型，否則會報錯
它有兩種形式：不安全斷言和類型安全的斷言。

不安全斷言
instance := 接口對象.(實際類型)
如果不滿足類型斷言，程序?qū)l(fā)生panic報錯。

package main
import "fmt"
// 斷言  t := i.(T)   t：t就是i接口是T類型的  i：接口   T:類型
// 語法：t,ok:= i.(T) ok 隱藏返回值，如果斷言成功 ok就是true、否則就是false
func main() {
    //assertsString("11111111111")
    assertsString(true) // panic: interface conversion: interface {} is bool, not string
}
// 判斷一個變量是不是string類型的
func assertsString(i interface{}) {
    // 如果斷言失敗，則會拋出 panic 恐慌，程序就會停止執(zhí)行。
    s := i.(string)
    fmt.Println(s)
}

類型安全的斷言
instance, ok := 接口對象.(實際類型)
語法：t,ok:= i.(T) ok 隱藏返回值，如果斷言成功 ok就是true、否則就是false
如果斷言失敗，ok將會是false，而instance將會是類型的零值，并且不會觸發(fā)panic。

接口斷言代碼示例

package main
import "fmt"
// 斷言  t := i.(T)   t：t就是i接口是T類型的  i：接口   T:類型
// 語法：t,ok:= i.(T) ok 隱藏返回值，如果斷言成功 ok就是true、否則就是false
func main() {
    //assertsString("11111111111")
    assertsInt("中國")
}
// 斷言失敗的情況，我們希望程序不會停止。
func assertsInt(i any) {
    r, ok := i.(int)
    if ok {
        fmt.Println("是我們期望的結(jié)果 int")
        fmt.Println(r)
    } else {
        fmt.Println("不是我們期望的結(jié)果，無法執(zhí)行預期操作")
    }
}

多個預期結(jié)果判斷
通過switch來判斷 switch i.(T)

i 必須是接口類型
i.(type)必須在switch中使用

package main
import "fmt"
// 通過switch來判斷  switch i.(T)
type I interface{}
// 如果斷言的類型同時實現(xiàn)了switch 多個case匹配，默認使用第一個case
// 所以要把范圍更小的匹配放前面
func testAssert(i interface{}) {
    // switch i.(type) 接口斷言
    //i.(type)必須在switch中使用
    switch i.(type) {
    case string:
        fmt.Println("變量為string類型")
    case int:
        fmt.Println("變量為int類型")
    case nil:
        fmt.Println("變量為nil類型")
    case map[string]int:
        fmt.Println("map類型")
    case interface{}:
        fmt.Println("變量為interface{}類型")
    //空接口與I一樣
    case I:
        fmt.Println("變量為I類型")
    // .....
    default:
        fmt.Println("未知類型")
    }
}
func main() {
    testAssert("string")
    testAssert(1)
    var i I      // 沒有初始化空接口時，默認值為 nil類型 不屬于I類型
    var i2 I = 1 // 只有賦值了之后，才是對應(yīng)的類型
    testAssert(i)
    testAssert(i2)
    //map類型
    j := make(map[string]int)
    testAssert(j)
}