Go之interface的具体使用

浅显地了解了一下 go，发现 go 语法的设计非常简洁，易于理解。正应了 go 语言之父 rob pike 说的那句“less is more”—— 大道至简。

下面就具体的语法特性说说我自己的体会。

interface

概览

与通常以类型层次与继承为根基的面向对象设计（oop）语言（如c++、java）不同，go 的核心思想就是组合（composition）。go 进一步解耦了对象与操作，实现了真正的鸭子类型（duck typing）：一个对象如果能嘎嘎叫那就能当做鸭子，而不是像 c++ 或 java 那样需要类型系统去保证：一个对象先得是只鸭子，然后才能嘎嘎叫。

type duck interface {
  quack()
}

type animal struct {
  name string
}

func (animal animal) quack() {
  fmt.println(animal.name, ": quack! quack! like a duck!")
}

func main() {
  unknownanimal := animal{name: "unknown"}

  var equivalent duck
  equivalent = unknownanimal
  equivalent.quack()
}

运行上面的代码输出：

unknown : quack! quack! like a duck!

下面用 java 语言来实现：

interface duck {
  void quack();
}

class someanimal implements duck {
  string name;

  public someanimal(string name) {
    this.name = name;
  }

  public void quack() {
    system.out.println(name + ": quack! quack! i am a duck!");
  }
}

public class test {
  public static void main(string []args){
    someanimal unknownanimal = new someanimal("unknown");
    duck equivalent = unknownanimal;
    equivalent.quack();
  }
}

两相比较就能看出：go 将对象与对其的操作（方法或函数）解耦得更彻底。go 并不需要一个对象通过类型系统来保证实现了某个接口（is a），而只需要这个对象实现了某个接口的方法即可(like a)，而且类型声明与方法声明或实现也是松耦合的形式。如果稍微转换一下方法的实现方式：

func (animal animal) quack() {
  fmt.println(animal.name, ": quack! quack! like a duck!")
}

为：

func quack(animal animal) {
  fmt.println(animal.name, ": quack! quack! like a duck!")
}

是不是就和普通方法并无二致了？

在深入浅出 cocoa 之消息一文中我曾分析过 objective c 的消息调用过程：

bird * abird = [[bird alloc] init];
[abird fly];

中对 fly 的调用，编译器通过插入一些代码，将之转换为对方法具体实现 imp 的调用，这个 imp 是通过在 bird 的类结构中的方法链表中查找名称为 fly 的选择子 sel 对应的具体方法实现找到的，编译器会将消息调用转换为对消息函数 objc_msgsend的调用：

objc_msgsend(abird, @selector(fly));

无论是 objective c 的消息机制还是 qt 中的 signal/slot 机制，可以说都是在尝试将对象本身（数据）与对对象的操作（消息）解耦，但 go 将这个工作在语言层面做得更加彻底，这样不仅避免多重继承问题，还体现出面向对象设计中最要紧的事情：对象间的消息传递。

实现

interface 实际上就是一个结构体，包含两个成员。其中一个成员是指向具体数据的指针，另一个成员中包含了类型信息。空接口和带方法的接口略有不同，下面分别是空接口和带方法的接口是使用的数据结构：

struct eface
{
  type*  type;
  void*  data;
};
struct iface
{
  itab*  tab;
  void*  data;
};

struct itab
{
  interfacetype*  inter;
  type*  type;
  itab*  link;
  int32  bad;
  int32  unused;
  void  (*fun[])(void);
};

struct type
{
  uintptr size;
  uint32 hash;
  uint8 _unused;
  uint8 align;
  uint8 fieldalign;
  uint8 kind;
  alg *alg;
  void *gc;
  string *string;
  uncommontype *x;
  type *ptrto;
};

先看eface，它是interface{}底层使用的数据结构。数据域中包含了一个void*指针，和一个类型结构体的指针。interface{}扮演的角色跟c语言中的void*是差不多的，go中的任何对象都可以表示为interface{}。不同之处在于，interface{}中有类型信息，于是可以实现反射。

不同类型数据的类型信息结构体并不完全一致，type是类型信息结构体中公共的部分，其中size描述类型的大小，uncommontype是指向一个函数指针的数组，收集了这个类型的具体实现的所有方法。

在reflect包中有个kindof函数，返回一个interface{}的type，其实该函数就是简单的取eface中的type域。

iface和eface略有不同，它是带方法的interface底层使用的数据结构。data域同样是指向原始数据的，itab中不仅存储了type信息，而且还多了一个方法表fun[]。一个iface中的具体类型中实现的方法会被拷贝到itab的fun数组中。

type的uncommontype中有一个方法表，某个具体类型实现的所有方法都会被收集到这张表中。reflect包中的method和methodbyname方法都是通过查询这张表实现的。表中的每一项是一个method，其数据结构如下：

struct method
{
  string *name;
  string *pkgpath;
  type  *mtyp;
  type *typ;
  void (*ifn)(void);
  void (*tfn)(void);
};

iface的itab的interfacetype中也有一张方法表，这张方法表中是接口所声明的方法。其中每一项是一个imethod，数据结构如下：

struct imethod
{
  string *name;
  string *pkgpath;
  type *type;
};

 跟上面的method结构体对比可以发现，这里是只有声明没有实现的。

iface中的itab的func域也是一张方法表，这张表中的每一项就是一个函数指针，也就是只有实现没有声明。

类型转换时的检测就是看type中的方法表是否包含了interfacetype的方法表中的所有方法，并把type方法表中的实现部分拷到itab的func那张表中。

注意事项

一个interface在没有进行初始化时，对应的值是nil。也就是说：

var v interface{}

此时v就是一个nil。在底层存储上，它是一个空指针。

与之不同的情况

var obj *t
var v interface{}
v = obj

此时v是一个interface，它的值是nil，也就是说其data域为空，但它自身不为nil。

下面来看个例子就明白了：
go语言中的error类型实际上是抽象了error()方法的error接口：

type error interface {
  error() string
}

有如下代码：

type error struct {
  errcode uint8
}

func (e *error) error() string {
  switch e.errcode {
  default:
    return "unknown error"
  }
}

func test_checkerror() {
  var e *error
  if e == nil {
    fmt.println("e is nil")
  } else {
    fmt.println("e is not nil")
  }

  var err error
  err = e

  if err == nil {
    fmt.println("err is nil")
  } else {
    fmt.println("err is not nil")
  }
}

运行test_checkerror()输出：

e is nil
err is not nil

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。