如何在golang中使用interface
如何在golang中使用interface?很多新手对此不是很清楚,为了帮助大家解决这个难题,下面小编将为大家详细讲解,有这方面需求的人可以来学习下,希望你能有所收获。
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
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