一 接口介紹

如果說gorountine和channel是支撐起Go語言的并發(fā)模型的基石，讓Go語言在如今集群化與多核化的時代成為一道亮麗的風景，那么接口是Go語言整個類型系列的基石，讓Go語言在基礎(chǔ)編程哲學的探索上達到前所未有的高度。Go語言在編程哲學上是變革派，而不是改良派。這不是因為Go語言有g(shù)orountine和channel，而更重要的是因為Go語言的類型系統(tǒng)，更是因為Go語言的接口。Go語言的編程哲學因為有接口而趨于完美。C++,Java 使用"侵入式"接口，主要表現(xiàn)在實現(xiàn)類需要明確聲明自己實現(xiàn)了某個接口。這種強制性的接口繼承方式是面向?qū)ο缶幊趟枷氚l(fā)展過程中一個遭受相當多質(zhì)疑的特性。Go語言采用的是“非侵入式接口",Go語言的接口有其獨到之處：只要類型T的公開方法完全滿足接口I的要求，就可以把類型T的對象用在需要接口I的地方，所謂類型T的公開方法完全滿足接口I的要求，也即是類型T實現(xiàn)了接口I所規(guī)定的一組成員。這種做法的學名叫做Structural Typing，有人也把它看作是一種靜態(tài)的Duck Typing。
    

要這個值實現(xiàn)了接口的方法。

type Reader interface { 
 Read(p []byte) (n int, err os.Error) 
} 
 
// Writer 是包裹了基礎(chǔ) Write 方法的接口。 
type Writer interface { 
 Write(p []byte) (n int, err os.Error) 
} 
 
var r io.Reader 
r = os.Stdin 
r = bufio.NewReader(r) 
r = new(bytes.Buffer) 

有一個事情是一定要明確的，不論 r 保存了什么值，r 的類型總是 io.Reader ,Go 是靜態(tài)類型，而 r 的靜態(tài)類型是 io.Reader。接口類型的一個極端重要的例子是空接口interface{},它表示空的方法集合，由于任何值都有零個或者多個方法，所以任何值都可以滿足它。也有人說 Go 的接口是動態(tài)類型的，不過這是一種誤解。 它們是靜態(tài)類型的：接口類型的變量總是有著相同的靜態(tài)類型，這個值總是滿足空接口，只是存儲在接口變量中的值運行時可能被改變。對于所有這些都必須嚴謹?shù)膶Υ驗榉瓷浜徒涌诿芮邢嚓P(guān)。

二  接口類型內(nèi)存布局

在類型中有一個重要的類別就是接口類型，表達了固定的一個方法集合。一個接口變量可以存儲任意實際值（非接口），只要這個值實現(xiàn)了接口的方法。interface在內(nèi)存上實際由兩個成員組成，如下圖，tab指向虛表，data則指向?qū)嶋H引用的數(shù)據(jù)。虛表描繪了實際的類型信息及該接口所需要的方法集。

type Stringer interface { 
 String() string 
} 
 
type Binary uint64 
 
func (i Binary) String() string { 
 return strconv.FormatUint(i.Get(), 2) 
} 
 
func (i Binary) Get() uint64 { 
 return uint64(i) 
} 
 
func main() { 
 var b Binary = 32 
 s := Stringer(b) 
 fmt.Print(s.String()) 
} 

觀察itable的結(jié)構(gòu)，首先是描述type信息的一些元數(shù)據(jù)，然后是滿足Stringger接口的函數(shù)指針列表（注意，這里不是實際類型Binary的函數(shù)指針集哦）。因此我們?nèi)绻ㄟ^接口進行函數(shù)調(diào)用，實際的操作其實就是s.tab->fun[0](s.data) 。是不是和C++的虛表很像？但是他們有本質(zhì)的區(qū)別。先看C++，它為每個類創(chuàng)建了一個方法集即虛表，當子類重寫父類的虛函數(shù)時，就將表中的相應(yīng)函數(shù)指針改為子類自己實現(xiàn)的函數(shù)，如果沒有則指向父類的實現(xiàn)，當面臨多繼承時，C++對象結(jié)構(gòu)里就會存在多個虛表指針，每個虛表指針指向該方法集的不同部分。我們再來看golang的實現(xiàn)方式，同C++一樣，golang也為每種類型創(chuàng)建了一個方法集，不同的是接口的虛表是在運行時專門生成的，而c++的虛表是在編譯時生成的（但是c++虛函數(shù)表表現(xiàn)出的多態(tài)是在運行時決定的).例如，當例子中當首次遇見s := Stringer(b)這樣的語句時，golang會生成Stringer接口對應(yīng)于Binary類型的虛表，并將其緩存。那么為什么go不采用c++的方式來實現(xiàn)呢？這根c++和golang的對象內(nèi)存布局是有關(guān)系的。

首先c++的動態(tài)多態(tài)是以繼承為基礎(chǔ)的，在對象構(gòu)造初始化的時首先會初始化父類，其次是子類，也就是說一個對象的內(nèi)存布局是虛表，父類部分，子類部分（編譯器不同可能會有差異），當一個父類指針指向子類時，會發(fā)生內(nèi)存的截斷，截斷子類部分(內(nèi)存地址偏移)，但是此時子類的虛表中的函數(shù)指針實際上還是指向了自己的實現(xiàn)，所以此時的指針才會調(diào)用到子類的虛函數(shù)，如果不是虛函數(shù)，因為內(nèi)存已經(jīng)截斷沒有子類的非虛函數(shù)信息了，所以只能調(diào)用父類的了，這種繼承關(guān)系讓c++的虛表的初始化非常清晰，在一個對象初始化時先調(diào)用父類的構(gòu)造此時虛表跟父類是一樣的，接下來初始化子類，此時編譯器就會去識別子類有沒有覆蓋父類的虛函數(shù)，如果有則虛表中相應(yīng)的函數(shù)指針改成自己的虛函數(shù)實現(xiàn)指針。

那么go有什么不同呢，首先我們很清楚go是沒有嚴格意義上的繼承的，go的接口不存在繼承關(guān)系，只要實現(xiàn)了接口定義的方法都可以成為接口類型，這給go的虛表初始化帶來很大的麻煩，到底有多少類型實現(xiàn)了這個接口，一個類型到底實現(xiàn)了多少接口這讓編譯器很confused。舉個例子，某個類型有m個方法，某接口有n個方法，則很容易知道這種判定的時間復(fù)雜度為O(mXn)，不過可以使用預(yù)先排序的方式進行優(yōu)化，實際的時間復(fù)雜度為O(m+n)這樣看來其實還行那為什么要在運行時生成虛表呢，這不是會拖慢程序的運行速度嗎，注意我們這里是某個類型，某個接口，是1對1的關(guān)系，如果有n個類型，n個接口呢，編譯器難道要把之間所有的關(guān)系都理清嗎？退一步說就算編譯器任勞任怨把這事干了，可是你在寫過程中你本來就不想實現(xiàn)那個接口，而你無意中給這個類型實現(xiàn)的方法中包含了某些接口的方法，你根本不需要這個接口(況且go的接口機制會導致很多這種無意義的接口實現(xiàn))，你欺負編譯器就行了，這也太欺負人了吧。如果我們放到運行時呢，我們只要在需要接口的去分析一下類型是否實現(xiàn)了接口的所有方法就行了很簡單的一件事。

三 空接口

接口類型的一個極端重要的例子是空接口：interface{} ,它表示空的方法集合，由于任何值都有零個或者多個方法，所以任何值都可以滿足它。 注意，[]T不能直接賦值給[]interface{}

//t := []int{1, 2, 3, 4} wrong 
//var s []interface{} = t 
t := []int{1, 2, 3, 4} //right 
s := make([]interface{}, len(t)) 
for i, v := range t { 
 s[i] = v 
} 

str, ok := value.(string) 
if ok { 
 fmt.Printf("string value is: %q\n", str) 
} else { 
 fmt.Printf("value is not a string\n") 
} 

在Go語言中，我們可以使用type switch語句查詢接口變量的真實數(shù)據(jù)類型，語法如下：

type Stringer interface { 
  String() string 
} 
 
var value interface{} // Value provided by caller. 
switch str := value.(type) { 
case string: 
  return str //type of str is string 
case Stringer: //type of str is Stringer 
  return str.String() 
} 

也可以使用“comma, ok”的習慣用法來安全地測試值是否為一個字符串：

str, ok := value.(string) 
if ok { 
  fmt.Printf("string value is: %q\n", str) 
} else { 
  fmt.Printf("value is not a string\n") 
} 

四 接口賦值

package main 
 
import ( 
"fmt" 
) 
 
type LesssAdder interface { 
  Less(b Integer) bool 
  Add(b Integer) 
} 
 
type Integer int 
 
func (a Integer) Less(b Integer) bool { 
  return a  b 
} 
 
func (a *Integer) Add(b Integer) { 
  *a += b 
} 
 
func main() { 
 
  var a Integer = 1 
  var b LesssAdder = a 
  fmt.Println(b) 
 
  //var c LesssAdder = a 
  //Error:Integer does not implement LesssAdder  
  //(Add method has pointer receiver) 
} 

go語言可以根據(jù)下面的函數(shù):

func (a Integer) Less(b Integer) bool  

自動生成一個新的Less()方法

func (a *Integer) Less(b Integer) bool  

這樣，類型*Integer就既存在Less()方法，也存在Add()方法，滿足LessAdder接口。 而根據(jù)

func (a *Integer) Add(b Integer) 

這個函數(shù)無法生成以下成員方法：

func(a Integer) Add(b Integer) { 
  （a).Add(b) 
} 

因為(a).Add()改變的只是函數(shù)參數(shù)a,對外部實際要操作的對象并無影響(值傳遞)，這不符合用戶的預(yù)期。所以Go語言不會自動為其生成該函數(shù)。因此類型Integer只存在Less()方法，缺少Add()方法，不滿足LessAddr接口。（可以這樣去理解：指針類型的對象函數(shù)是可讀可寫的，非指針類型的對象函數(shù)是只讀的）將一個接口賦值給另外一個接口 在Go語言中，只要兩個接口擁有相同的方法列表(次序不同不要緊),那么它們就等同的，可以相互賦值。 如果A接口的方法列表時接口B的方法列表的子集，那么接口B可以賦值給接口A，但是反過來是不行的，無法通過編譯。

五 接口查詢

接口查詢是否成功，要在運行期才能夠確定。他不像接口的賦值，編譯器只需要通過靜態(tài)類型檢查即可判斷賦值是否可行。

var file1 Writer = ...
if file5,ok := file1.(two.IStream);ok {
...
}

這個if語句檢查file1接口指向的對象實例是否實現(xiàn)了two.IStream接口，如果實現(xiàn)了，則執(zhí)行特定的代碼。

在Go語言中，你可以詢問它指向的對象是否是某個類型，比如，

var file1 Writer = ...
if file6,ok := file1.(*File);ok {
...
}

這個if語句判斷file1接口指向的對象實例是否是*File類型，如果是則執(zhí)行特定的代碼。

slice := make([]int, 0)
slice = append(slice, 1, 2, 3)

var I interface{} = slice


if res, ok := I.([]int)；ok {
  fmt.Println(res) //[1 2 3]
}

這個if語句判斷接口I所指向的對象是否是[]int類型，如果是的話輸出切片中的元素。

func Sort(array interface{}, traveser Traveser) error {

  if array == nil {
    return errors.New("nil pointer")
  }
  var length int //數(shù)組的長度
  switch array.(type) {
  case []int:
    length = len(array.([]int))
  case []string:
    length = len(array.([]string))
  case []float32:
    length = len(array.([]float32))

  default:
    return errors.New("error type")
  }

  if length == 0 {
    return errors.New("len is zero.")
  }

  traveser(array)

  return nil
}

通過使用.(type)方法可以利用switch來判斷接口存儲的類型。

小結(jié): 查詢接口所指向的對象是否為某個類型的這種用法可以認為是接口查詢的一個特例。接口是對一組類型的公共特性的抽象，所以查詢接口與查詢具體類型區(qū)別好比是下面這兩句問話的區(qū)別:

你是醫(yī)生么？

是。

你是莫莫莫

是

第一句問話查詢的是一個群體，是查詢接口；而第二個問句已經(jīng)到了具體的個體，是查詢具體類型。

除此之外利用反射也可以進行類型查詢，會在反射中做詳細介紹。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。