《Go语言实战》笔记(九) | Go 接口

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接口是一种约定,它是一个抽象的类型,和我们见到的具体的类型如int、map、slice等不一样。具体的类型,我们可以知道它是什么,并且可以知道可以用它做什么;但是接口不一样,接口是抽象的,它只有一组接口方法,我们并不知道它的内部实现,所以我们不知道接口是什么,但是我们知道可以利用它提供的方法做什么。

抽象就是接口的优势,它不用和具体的实现细节绑定在一起,我们只需定义接口,告诉编码人员它可以做什么,这样我们可以把具体实现分开,这样编码就会更加灵活方面,适应能力也会非常强。

func main() {
    var b bytes.Buffer
    fmt.Fprint(&b,"Hello World")
    fmt.Println(b.String())
}

以上就是一个使用接口的例子,我们先看下fmt.Fprint函数的实现。

func Fprint(w io.Writer, a ...interface{}) (n int, err error) {
    p := newPrinter()
    p.doPrint(a)
    n, err = w.Write(p.buf)
    p.free()
    return
}

从上面的源代码中,我们可以看到,fmt.Fprint函数的第一个参数是io.Writer这个接口,所以只要实现了这个接口的具体类型都可以作为参数传递给fmt.Fprint函数,而bytes.Buffer恰恰实现了io.Writer接口,所以可以作为参数传递给fmt.Fprint函数。

内部实现

我们前面提过接口是用来定义行为的类型,它是抽象的,这些定义的行为不是由接口直接实现,而是通过方法由用户定义的类型实现。如果用户定义的类型,实现了接口类型声明的所有方法,那么这个用户定义的类型就实现了这个接口,所以这个用户定义类型的值就可以赋值给接口类型的值。

func main() {
    var b bytes.Buffer
    fmt.Fprint(&b, "Hello World")
    var w io.Writer
    w = &b
    fmt.Println(w)
}

这里例子中,因为bytes.Buffer实现了接口io.Writer,所以我们可以通过w = &b赋值,这个赋值的操作会把定义类型的值存入接口类型的值。

赋值操作执行后,如果我们对接口方法执行调用,其实是调用存储的用户定义类型的对应方法,这里我们可以把用户定义的类型称之为实体类型

我们可以定义很多类型,让它们实现一个接口,那么这些类型都可以赋值给这个接口,这时候接口方法的调用,其实就是对应实体类型对应方法的调用,这就是多态。

func main() {
    var a animal

    var c cat
    a=c
    a.printInfo()
    //使用另外一个类型赋值
    var d dog
    a=d
    a.printInfo()
}

type animal interface {
    printInfo()
}

type cat int
type dog int

func (c cat) printInfo(){
    fmt.Println("a cat")
}

func (d dog) printInfo(){
    fmt.Println("a dog")
}

以上例子演示了一个多态。我们定义了一个接口animal,然后定义了两种类型catdog实现了接口animal。在使用的时候,分别把类型cat的值c、类型dog的值d赋值给接口animal的值a,然后分别执行aprintInfo方法,可以看到不同的输出。

a cat
a dog

我们看下接口的值被赋值后,接口值内部的布局。接口的值是一个两个字长度的数据结构,第一个字包含一个指向内部表结构的指针,这个内部表里存储的有实体类型的信息以及相关联的方法集;第二个字包含的是一个指向存储的实体类型值的指针。所以接口的值结构其实是两个指针,这也可以说明接口其实一个引用类型。

方法集

我们都知道,如果要实现一个接口,必须实现这个接口提供的所有方法,但是实现方法的时候,我们可以使用指针接收者实现,也可以使用值接收者实现,这两者是有区别的,下面我们就好好分析下这两者的区别。

func main() {
    var c cat
    //值作为参数传递
    invoke(c)
}
//需要一个animal接口作为参数
func invoke(a animal){
    a.printInfo()
}

type animal interface {
    printInfo()
}

type cat int

//值接收者实现animal接口
func (c cat) printInfo(){
    fmt.Println("a cat")
}

还是原来的例子改改,增加一个invoke函数,该函数接收一个animal接口类型的参数,例子中传递参数的时候,也是以类型cat的值c传递的,运行程序可以正常执行。现在我们稍微改造一下,使用类型cat的指针&c作为参数传递。

func main() {
    var c cat
    //指针作为参数传递
    invoke(&c)
}

只修改这一处,其他保持不变,我们运行程序,发现也可以正常执行。通过这个例子我们可以得出结论:实体类型以值接收者实现接口的时候,不管是实体类型的值,还是实体类型值的指针,都实现了该接口

下面我们把接收者改为指针试试。

func main() {
    var c cat
    //值作为参数传递
    invoke(c)
}
//需要一个animal接口作为参数
func invoke(a animal){
    a.printInfo()
}

type animal interface {
    printInfo()
}

type cat int

//指针接收者实现animal接口
func (c *cat) printInfo(){
    fmt.Println("a cat")
}

这个例子中把实现接口的接收者改为指针,但是传递参数的时候,我们还是按值进行传递,点击运行程序,会出现以下异常提示:

./main.go:10: cannot use c (type cat) as type animal in argument to invoke:
    cat does not implement animal (printInfo method has pointer receiver)

提示中已经很明显的告诉我们,说cat没有实现animal接口,因为printInfo方法有一个指针接收者,所以cat类型的值c不能作为接口类型animal传参使用。下面我们再稍微修改下,改为以指针作为参数传递。

func main() {
    var c cat
    //指针作为参数传递
    invoke(&c)
}

其他都不变,只是把以前使用值的参数,改为使用指针作为参数,我们再运行程序,就可以正常运行了。由此可见实体类型以指针接收者实现接口的时候,只有指向这个类型的指针才被认为实现了该接口

现在我们总结下这两种规则,首先以方法接收者是值还是指针的角度看。

Methods Receivers

Values

(t T)

T and *T

(t *T)

*T

上面的表格可以解读为:如果是值接收者,实体类型的值和指针都可以实现对应的接口;如果是指针接收者,那么只有类型的指针能够实现对应的接口。

其次我们我们以实体类型是值还是指针的角度看。

Values

Methods Receivers

T

(t T)

*T

(t T) and (t *T)

上面的表格可以解读为:类型的值只能实现值接收者的接口;指向类型的指针,既可以实现值接收者的接口,也可以实现指针接收者的接口。

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