Golang中的Interface（接口）全面解析

Golang中的Interface（接⼝），全⾯解析Go语⾔中的interface没有强制要求实现⽅法，但是interface是go中⾮常强⼤的⼯具之⼀。任⼀类型都可以实现interface中的⽅法，interface中的值可以代表是各种类型的值，这就是Go中实现多态的基础什么是接⼝interface就是字⾯意思——接⼝，C++中可以⽤虚基类表⽰；Java中就是erface则是Golang更接近⾯向对象编程范式的另⼀个难点interface是⽅法签名的⼀个集合，这些⽅法可以被任⼀类型通过⽅法实现。因此接⼝就是对象⾏为的申明（不是定义，仅仅表⽰⽅法签名，也可以称作函数原型）。例叫，如果在⼀个接⼝中申明了Walk⽅法签名代表⾛路，Bark⽅法签名表⽰狗叫，然后我们有个结构体对象Dog，我们就说Dog实现了这个接⼝。所以，接⼝的任务就是提供⽅法签名，⽅法签名由⽅法名，输⼊参数，返回值**三部分组成，任⼀类型可以实现这些⽅法，⽐如struct结构体。如果你是⼀个OOP（⾯向对象）类型的程序员，你可能⽤过implement关键字来实现⼀个接⼝，但是在Golang中，你不需要明确的使⽤关键字来表⽰你实现了⼀个接⼝，如果你使⽤的类型实现了⼀个接⼝中的所有⽅法签名，那么Golang就默认你实现了这个接⼝。或多个⽅法，⽅法的名字，参数，返回值和接⼝中的⽅法签名完全⼀致，并且接⼝中的所有⽅法签名在这个类型中都存在，那么我们称为实现了这个接⼝如果我们说⼀个东西，⾛起来像鸭⼦，游泳像鸭⼦，并且叫起来像鸭⼦，那么在Golang中我们就认为它就是⼀只鸭！！申明⼀个接⼝类似struct的申明⽅法，我们需要使⽤interface关键字来定义类型别名来⽅便使⽤接⼝。typeShapeinterface{Area()float64//⾯积Perimeterfloat64//周长}在上⾯的例⼦中，我们定义了⼀个Shape接⼝，其中包含了两个⽅法签名：Area，Perimeter，⽆形参，返回float64值。任何类型，如果实现了和这两个签名形式⼀样*（同样的⽅法名，同样的传参，同样的返回值）*的⽅法，我们就称这个类型实现了Shape这个接⼝由于接⼝是⼀种类似结构体的类型，我们可以创建⼀个Shape类型的变量s。上⾯的例⼦虽然简单，但是包含了很多信息，让我来理理接⼝的概念。接⼝包含两个类型（听上去有点奇奇怪怪）和⼀个值。类型呢，⼀种是静态类型，另⼀种就是动态类型。静态类型就是指接⼝本⾝的类型，⽐如上图中的Shape就是静态类型。值只有动态值（没有静态值）。⼀个接⼝类型的变量只能表⽰实现了这个接⼝的动态类型的值。这个动态类型的变量就是这个接⼝的动态值。（ok，不知道有没有被我绕晕，晕了没事，这⾥做好笔记，继续往下看，回头再来理解这⾥的概念就明⽩了。）.从上⾯的例⼦中，我们可以发现，接⼝类型变量值和类型都是nil。这是因为，我们这⾥声明的是Shape变量，它还没有指定动态类型，更没有指定任何动态值。当我们⽤fmt.Println函数的时候，它接受的就是接⼝类型的参数，第⼀个Println的参数就是指向了这个接⼝的动态值，第⼆个Println的参数指向的就是这个接⼝的动态类型。接⼝的实现结构体Rect(实现了以上两个⽅法)在上⾯的程序中，我们定义了⼀个Shape接⼝和Rect结构体。然后Rect实现了Area和Perimeter⽅法，这就实现了Shape接⼝的所有⽅法签名，所以我们就说Rect实现了Shape接⼝（这是Golang默认的，⾃动实现）。但是我们并没有明确的显式指明Rect实现了Shape接⼝，（如果是java语⾔则需要使⽤implement指明实现了某个接⼝，⽐如publicclassRectimplementShape)。当⼀个类型实现了某个接⼝，这个类型的变量也可以⽤它所实现的接⼝类型表⽰（或者说⽤接⼝类型的变量去存放）。我们可以声明⼀个Shape接⼝类型的便令s，然后⽤s去接Rect类型的对象。（上图24,25⾏代码）因为Rect实现了Shape接⼝，所以第25⾏代码是完全有效的。我们可以看到，接⼝变量s的动态类型就是Rect，动态值就是Rect结构体对象{5,4}是固定的，是动态的有时候接⼝的动态类型也叫做具体类型，因为我们获取接⼝类型的时候，它返回的是隐藏的动态值的类型，它的静态类型⼀直是隐式状态。我们可以⽤s调⽤Area⽅法，因为Shape接⼝定义了Area⽅法并且s的具体类型Rect也实现了该⽅法。所以s调⽤的⽅法是动态对象的⽅法。我们也可以⽐较变量s和r的值，因为此时他们动态的类型都是Rect类型，动态值都是{5,4}。让我们改变s的动态类型和动态值：

我们定义了⼀个新的结构体Circle，它也实现了Shape接⼝，所以我们可以给变量s赋⼀个Circle类型的值。我想你现在应该明⽩了为啥接⼝的值和类型都是动态的。猜猜下⾯程序会发⽣什么？上⾯程序中，我们删除了Perimeter⽅法，这个程序就编译不过并且抛出⼀个错误。program.go:22:cannotuseRectliteral(typeRect)astypeShapeinassignment:RectdoesnotimplementShape(missingPerimetermethod)从上⾯的错误中我们可以很容易的理解实现接⼝的要求：我们需要实现接⼝中申明的所有⽅法签名。这也解释了我之前说的要实现接⼝中的所有⽅法，看到这⾥应该有了清晰的理解。空接⼝当⼀个接⼝没有申明任何⽅法签名，它就是空接⼝，⽤**interface{}**表⽰。因为空接⼝没有⽅法签名，所以所有的类型都是隐式实现了空接⼝。现在你知道标准库fmt中的Println函数是如何接收不同类型的参数没？就是使⽤了空接⼝，让我们看看Println的函数签名funcPrintln(a...interface{})(nint,errerror)如你所见，Println是⼀个接收接⼝类型的可变参数函数。下⾯来更深⼊的了解⼀下.我们创建⼀个explain函数，有⼀个空接⼝类型的输⼊参数，⽆返回值。⽤它来解释动态类型和空接⼝。上⾯的程序中，我们创建了⼀个⾃定义字符串类型MyString和⼀个结构体Rect。因为explain函数接收的空接⼝类型的参数，所以我们可以传⼊⼀个MyString，Rect，或者其他类型的变量。因为所有类型实现了空接⼝interface{}，所以这样使⽤是合法的。⼜⼀次完美体现了多态的特性。explain的形参i静态类型是接⼝类型，但是它的动态类型是我们传⼊参数的类型。多接⼝上⾯的程序中，我们创建了⼀个有Area⽅法Shape接⼝和⼀个⽤Volume⽅法的Object接⼝。结构体Cube同时实现了这两个⽅法，所以也就同时实现了这两个接⼝。所以我可以把Cube类型的值赋值给Shape和Object接⼝类型的变量。我们指定变量s和o的动态值都是c，我们可以⽤s调⽤Area⽅法，⽤o调⽤Volume⽅法，因为s申明了Area⽅法签名，o申明了Volume⽅法签名，所以这样⽤是合法的。但是如果我们⽤s调⽤Volume⽅法，⽤o调⽤Area⽅法，会发⽣什么呢？fmt.Println("volumeofsofinterfacetypeShapeis",s.Volume())fmt.Println("areaofoofinterfacetypeObjectis",o.Area())然后呢，就出现了⼀下的错误：program.go:31:s.Volumeundefined(typeShapehasnofieldormethodVolume)program.go:32:o.Areaundefined(typeObjecthasnofieldormethodArea)这个程序是编译不过的，因为s的静态类型是Shape，o的静态类型是Object。但是Shape没有定义Volume⽅法，Object没有定义Area⽅法，所以就会产⽣以上错误。为了让上⾯程序正常运⾏，我们需要设法获取这些接⼝的动态值——Cube类型对象（实现了这些接⼝的类型）。这时候我们就要⽤到类型断⾔，下⾯有请类型断⾔。类型断⾔我们创建⼀个变量i，i是接⼝类型，这时候我们需要把i转换成它所代表的的静态类型，我们就可以使⽤语法：i.(Type)，Type代表的⽬标类型，这个类型实现了i的静态类型接⼝。Go会检查i的动态类型是不是Type类型，如果是，就返回对应的静态值（静态对象）。上⾯的程序中，Shape类型的变量s的动态值是Cube类型的。我们可以使⽤s.(Cube)语法来获取这个s的动态值，并且赋值给s。这样我们就可以⽤c调⽤Area和Volume⽅法了，因为c是Cube类型的，Cube同时实现了这两个⽅法。注意，如果使⽤类型断⾔语法：i.(Type),但是接⼝变量i得动态值不是Type类型的，也就是说，Type没有实现i的接⼝，那么Go编译器会抛出⼀个编译错误impossibletypeassertion:Typedoesnotimplementi(missingAreamethod)但是，即使Type实现了i的接⼝，如果i没有赋予Type类型的静态值，就是说i=nil，这时候执⾏这个类型断⾔的话，Go就会在程序运⾏过程中抛出⼀个运⾏错误panic:interfaceconversion:main.Shapeisnil,notmain.Cube但是呢，我们还是有⽅法能避免运⾏错误的，需要⽤另⼀种类型断⾔语法：value,ok:=i.(Type)在上⾯的语法中，我们可以⽤bool类型的变量ok来检查i是否指向动态类型Type的值。如果不是，那么ok就是false，并且vlaue就等于nil。这样通过ok来判断，程序在运⾏过程中也不会报错了。因为接⼝变量s的动态值是Cube类型的，⽽Cube⼜实现了Object接⼝，所以第⼀个类型断⾔是成功的。value1的静态类型就是Object，value1也是指向s的动态值{3}（通过Printf的打印结果可以看出来）。但是，因为接⼝变量s的动态类型Cube没有实现Skin类型，所以ok2的值是false，value2的值是nil（接⼝类型的零值）。如果我们使⽤简化的类型断⾔语法“value2:=s.(Skin)”，那么在程序运⾏的时候就会抛出以下的错误：panic:interfaceconversion:main.Cubeisnotmain.Skin:missingmethodColor⚠型对象直接去获取它指向的动态值的属性信息。简⽽⾔之，获取任何接⼝类型没有定义的属性或者⽅法，都会引起运⾏时错误。所以在必要的时候，记得使⽤类型断⾔进⾏转换和判断。类型断⾔不仅仅只是⽤来判断某个接⼝是否指向了某个具体值。我们也⽤来从⼀个接⼝类型到另⼀个接⼝类型的转换（请看上⾯的例⼦：s.(Skin)；或者看）。SwitchpackagemainimportfmttypeMyStringstringtypeRectstruct{WidthfloatHeightfloat}funcexplain(iinterface{}){fmt.Printf("valuegivetoexplainfunctionisoftype:%Twithvalue:%v",i,i)}funcmain(){myString:=MyString{"hello,world"}r:=Rect{5.5,4.5}explain(myString)explain(r)}现在，让我们看看空接⼝对的作⽤，上⾯的例⼦是之间空接⼝那⼀节中⽤的例⼦，explain函数有⼀形参是空接⼝类型的，我们可以传任何参数进去。但是如果有⼀个string类型的参数，我们把这个参数传⼊explain函数中，并且把这个字符串的转成所有字母⼤写冰打印。这时候我们该怎么做呢。我们可以⽤string包的ToUpper这个函数，但是这个函数只接受字符串类型的参数，在explain中使⽤ToUpper函数之前，我们需要确认传⼊的接⼝变量的动态类型是否是字符串类型。这时候我们就可以⽤到Switch关键字了。Switch语法很类似之前⽤的类型断⾔的语法：i.(Type)，i是⼀个接⼝，type是⼀个内置关键字。这⾥i.(type)得到的是这个接⼝的动态类型，⽽不是类型断⾔⼀节中得到的是动态值。让我们来看个例⼦：在上⾯的例⼦中，我们⽤Switch修改了explain函数，当我们使⽤explain函数的时候，i接收的参数既包含了传⼊参数的动态类型和动态值。在Switch中使⽤i.(type)，我们可以获取i的动态类型。然后在Switch中使⽤：case关键字+类型，这种⽅式来判断是否符合i的动态类型。在casestring块中，我们使⽤strings.ToUpper函数来把字符串转换成⼤写模式。但是strings.ToUpper函数只接受字符串类型参数，所以我们需要⽤类型断⾔来获取影藏在i中的动态值。接⼝的嵌套在Go语⾔中，⼀个接⼝不能实现或者扩展另⼀个接⼝，只能通过组合的⽅式，把多个接⼝组合成⼀个新的接⼝。下⾯重写Shape—Cube程序来感受⼀下：上⾯的程序中，因为Cube实现了Area和Volume⽅法，所以Cube同时实现了Shape和Object接⼝。⼜因为Material接⼝是由Shape和Object组合⽽成，所以Cube也实现了Material接⼝。就像匿名嵌套结构体，这是可⾏的，所有内嵌接⼝中的⽅法签名也都属于⽗接⼝，⽗接⼝可以随意访问。指针接收者和值接收者本⽂直到这⾥，所有⽅法都是⽤的值接收者的⽅式。如果使⽤指针接收者，这些程序还是否可⾏？让我们来检验⼀下：在上⾯的程序中，Area⽅法属于*Rect类型，因此Area的接收者会去获取是Rect类型的指针（即使使⽤Rect类型的值去调⽤，底层也会转换成*Rect类型去调⽤）。但是，上诉程序将会编译不通过，go编译器会报编译错误。program.go:27:cannotuseRectliteral(typeRect)astypeShapeinassignment:RectdoesnotimplementShape(Areamethodhaspointerreceiver)这是什么⿁！Rect明明已经实现了Shape接⼝的所有⽅法签名，这是怎么回事呢，Rect表⽰不服！凭什么提⽰RectdoesnotimplementShape。在仔细品品上⾯的错误，后⾯还有⼀句Areamethodhaspointerreceiver。所以Area的接收者是指针类型将会发⽣什么情况呢。⼀个结构类型的⽅法(⽐如上⾯的Rect结构体的Area⽅法)，它的接收者⽆论是这个结构体的指针类型，还是值类型，我们都可以⽤r.Area()来调⽤，这是不会报错的，完全合法！但是，在实现接⼝的情况下，可能会有⼀点点的不同。上⾯程序中，接⼝s的动态类型是Rect，Rect类型没有实现Area⽅法，⽽是*Rect类型实现了Area⽅法。定的接收者类型去调⽤该⽅法。但是，在接⼝的实现中，Rect实现的⽅法，不代表***Rect**就实现了该⽅法。就像上⾯的程序，*Rect实现了Area⽅法，但是Rect没有实现Area⽅法，Golang底层不会默认Rect也实现了Area⽅法。所以让上⾯的程序