Go之interface的具体使用

Go  /  管理员 发布于 5年前   348

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 *Tvar 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。