理解 go interface 的 5 个关键点

   <h2>1、interface 是一种类型</h2>    <pre>  <code class="language-go">type I interface {      Get() int  }</code></pre>    <p>首先 interface 是一种类型，从它的定义可以看出来用了 type 关键字，更准确的说 interface 是一种具有一组方法的类型，这些方法定义了 interface 的行为。</p>    <p>go 允许不带任何方法的 interface ，这种类型的 interface 叫 empty interface。</p>    <p>如果一个类型实现了一个 interface 中所有方法，我们说类型实现了该 interface，所以所有类型都实现了 empty interface，因为任何一种类型至少实现了 0 个方法。go 没有显式的关键字用来实现 interface，只需要实现 interface 包含的方法即可。</p>    <h2>2、interface 变量存储的是实现者的值</h2>    <pre>  <code class="language-go">//1  type I interface {          Get() int      Set(int)  }    //2  type S struct {      Age int  }    func(s S) Get()int {      return s.Age  }    func(s *S) Set(age int) {      s.Age = age  }    //3  func f(i I){      i.Set(10)      fmt.Println(i.Get())  }    func main() {      s := S{}       f(&s)  //4  }</code></pre>    <p>这段代码在 <code>#1</code> 定义了 interface I，在 <code>#2</code> 用 struct S 实现了 I 定义的两个方法，接着在 <code>#3</code> 定义了一个函数 f 参数类型是 I，S 实现了 I 的两个方法就说 S 是 I 的实现者，执行 <code>f(&s)</code> 就完了一次 interface 类型的使用。</p>    <p>interface 的重要用途就体现在函数 f 的参数中，如果有多种类型实现了某个 interface，这些类型的值都可以直接使用 interface 的变量存储。</p>    <pre>  <code class="language-go">s := S{}  var i I //声明 i   i = &s //赋值 s 到 i  fmt.Println(i.Get())</code></pre>    <p>不难看出 interface 的变量中存储的是实现了 interface 的类型的对象值，这种能力是 duck typing。在使用 interface 时不需要显式在 struct 上声明要实现哪个 interface ，只需要实现对应 interface 中的方法即可，go 会自动进行 interface 的检查，并在运行时执行从其他类型到 interface 的自动转换，即使实现了多个 interface，go 也会在使用对应 interface 时实现自动转换，这就是 interface 的魔力所在。</p>    <h2>3、如何判断 interface 变量存储的是哪种类型</h2>    <p>一个 interface 被多种类型实现时，有时候我们需要区分 interface 的变量究竟存储哪种类型的值，go 可以使用 <code>comma, ok</code> 的形式做区分 <code>value, ok := em.(T)</code>：em 是 interface 类型的变量，T代表要断言的类型，value 是 interface 变量存储的值，ok 是 bool 类型表示是否为该断言的类型 T。</p>    <pre>  <code class="language-go">if t, ok := i.(*S); ok {      fmt.Println("s implements I", t)  }</code></pre>    <p>ok 是 true 表明 i 存储的是 *S 类型的值，false 则不是，这种区分能力叫 Type assertions (类型断言)。</p>    <p>如果需要区分多种类型，可以使用 switch 断言，更简单直接，这种断言方式只能在 switch 语句中使用。</p>    <pre>  <code class="language-go">switch t := i.(type) {  case *S:      fmt.Println("i store *S", t)  case *R:      fmt.Println("i store *R", t)  }</code></pre>    <h2>4、空的 interface</h2>    <p><code>interface{}</code> 是一个空的 interface 类型，根据前文的定义：一个类型如果实现了一个 interface 的所有方法就说该类型实现了这个 interface，空的 interface 没有方法，所以可以认为所有的类型都实现了 <code>interface{}</code>。如果定义一个函数参数是 <code>interface{}</code> 类型，这个函数应该可以接受任何类型作为它的参数。</p>    <pre>  <code class="language-go">func doSomething(v interface{}){      }</code></pre>    <p>如果函数的参数 v 可以接受任何类型，那么函数被调用时在函数内部 v 是不是表示的是任何类型？并不是，虽然函数的参数可以接受任何类型，并不表示 v 就是任何类型，在函数 doSomething 内部 v 仅仅是一个 interface 类型，之所以函数可以接受任何类型是在 go 执行时传递到函数的任何类型都被自动转换成 <code>interface{}</code>。go 是如何进行转换的，以及 v 存储的值究竟是怎么做到可以接受任何类型的，感兴趣的可以看看 Russ Cox 关于 interface 的实现 。</p>    <p>既然空的 interface 可以接受任何类型的参数，那么一个 <code>interface{}</code>类型的 slice 是不是就可以接受任何类型的 slice ?</p>    <pre>  <code class="language-go">func printAll(vals []interface{}) { //1   for _, val := range vals {    fmt.Println(val)   }  }    func main(){   names := []string{"stanley", "david", "oscar"}   printAll(names)  }</code></pre>    <p>上面的代码是按照我们的假设修改的，执行之后竟然会报 </p>    <p><code>cannot use names (type []string) as type []interface {} in argument to printAll</code> 错误，why？</p>    <p>这个错误说明 go 没有帮助我们自动把 slice 转换成 <code>interface{}</code> 类型的 slice，所以出错了。go 不会对 类型是<code>interface{}</code> 的 slice 进行转换 。为什么 go 不帮我们自动转换，一开始我也很好奇，最后终于在 go 的 wiki 中找到了答案 https://github.com/golang/go/wiki/InterfaceSlice 大意是 <code>interface{}</code> 会占用两个字长的存储空间，一个是自身的 methods 数据，一个是指向其存储值的指针，也就是 interface 变量存储的值，因而 slice []interface{} 其长度是固定的<code>N*2</code>，但是 []T 的长度是<code>N*sizeof(T)</code>，两种 slice 实际存储值的大小是有区别的(文中只介绍两种 slice 的不同，至于为什么不能转换猜测可能是 runtime 转换代价比较大)。</p>    <p>但是我们可以手动进行转换来达到我们的目的。</p>    <pre>  <code class="language-go">var dataSlice []int = foo()  var interfaceSlice []interface{} = make([]interface{}, len(dataSlice))  for i, d := range dataSlice {   interfaceSlice[i] = d  }</code></pre>    <h2>5、interface 的实现者的 receiver 如何选择</h2>    <p>在我们上文的例子中调用 f 是 <code>f(&s)</code> 也就是 S 的指针类型，为什么不能是 <code>f(s)</code> 呢，如果是 s 会有什么问题？改成 f(s) 然后执行代码。</p>    <pre>  <code class="language-go">cannot use s (type S) as type I in argument to f:   S does not implement I (Set method has pointer receiver)</code></pre>    <p>这个错误的意思是 S 没有实现 I，哪里出了问题？关键点是 S 中 set 方法的 receiver 是个 pointer *S 。</p>    <p>interface 定义时并没有严格规定实现者的方法 receiver 是个 value receiver 还是 pointer receiver，上面代码中的 S 的 Set receiver 是 pointer，也就是实现 I 的两个方法的 receiver 一个是 value 一个是 pointer，使用 <code>f(s)</code>的形势调用，传递给 f 的是个 s 的一份拷贝，在进行 s 的拷贝到 I 的转换时，s 的拷贝不满足 Set 方法的 receiver 是个 pointer，也就没有实现 I。go 中函数都是按值传递即 passed by value。</p>    <p>那反过来会怎样，如果 receiver 是 value，函数用 pointer 的形式调用？</p>    <pre>  <code class="language-go">type I interface {   Get() int   Set(int)  }    type SS struct {   Age int  }    func (s SS) Get() int {   return s.Age  }    func (s SS) Set(age int) {   s.Age = age  }    func f(i I) {   i.Set(10)   fmt.Println(i.Get())  }    func main(){     ss := SS{}   f(&ss) //ponter   f(ss)  //value  }</code></pre>    <p>I 的实现者 SS 的方法 receiver 都是 value receiver，执行代码可以看到无论是 pointer 还是 value 都可以正确执行。</p>    <p>导致这一现象的原因是什么？</p>    <p>如果是按 pointer 调用，go 会自动进行转换，因为有了指针总是能得到指针指向的值是什么，如果是 value 调用，go 将无从得知 value 的原始值是什么，因为 value 是份拷贝。go 会把指针进行隐式转换得到 value，但反过来则不行。</p>    <p>对于 receiver 是 value 的 method，任何在 method 内部对 value 做出的改变都不影响调用者看到的 value，这就是按值传递。</p>    <p>另一个说明上述现象的例子是这样的来自 https://play.golang.org/p/TvR758rfre</p>    <pre>  <code class="language-go">package main    import (   "fmt"  )    type Animal interface {   Speak() string  }    type Dog struct {  }    func (d Dog) Speak() string {   return "Woof!"  }    type Cat struct {  }    //1  func (c *Cat) Speak() string {   return "Meow!"  }    type Llama struct {  }    func (l Llama) Speak() string {   return "?????"  }    type JavaProgrammer struct {  }    func (j JavaProgrammer) Speak() string {   return "Design patterns!"  }    func main() {   animals := []Animal{Dog{}, Cat{}, Llama{}, JavaProgrammer{}}   for _, animal := range animals {    fmt.Println(animal.Speak())   }  }</code></pre>    <p><code>#1</code> Cat 的 speak receiver 是 pointer，interface Animal 的 slice，Cat 的值是一个 value，同样会因为 receiver 不一致而导致无法执行。</p>    <h2>参考资料</h2>    <ul>     <li> <p>https://github.com/astaxie/build-web-application-with-golang/blob/master/zh/02.6.md</p> </li>     <li> <p>http://jordanorelli.com/post/32665860244/how-to-use-interfaces-in-go</p> </li>     <li> <p>https://tour.golang.org/methods/15</p> </li>     <li> <p>https://www.miek.nl/go/#interfaces</p> </li>     <li> <p>https://github.com/golang/go/wiki/InterfaceSlice</p> </li>     <li> <p>https://play.golang.org/p/TvR758rfre</p> </li>     <li> <p>https://golang.org/doc/effective_go.html#interfaces</p> </li>     <li> <p>http://en.wikipedia.org/wiki/Duck_typing</p> </li>    </ul>    <p> </p>    <blockquote>     <p>从本期开始我们将在一段时间内持续介绍有关学习 go 的过程中遇到的困惑和难点，欢迎关注讨论。</p>     <p> </p>     <p>点击阅读原文查看文章的最新更新和文中的所有代码。</p>    </blockquote>    <p>来自：https://mp.weixin.qq.com/s/lViWx3EFMOdIkijX7w7U-w</p>    <p> </p>