Go基础系列：Go接口
接口用法简介
接口(interface)是一种类型，用来定义行为(方法)。golang
type Namer interface {
my_method1()
my_method2(para)
my_method3(para) return_type
...
}
但这些行为不会在接口上直接实现，而是须要用户自定义的方法来实现。因此，在上面的Namer接口类型中的方法my_methodN都是没有实际方法体的，仅仅只是在接口Namer中存放这些方法的签名(签名 = 函数名+参数(类型)+返回值(类型))。c#
当用户自定义的类型实现了接口上定义的这些方法，那么自定义类型的值(也就是实例)能够赋值给接口类型的值(也就是接口实例)。这个赋值过程使得接口实例中保存了用户自定义类型实例。数据结构
例如：函数
package main
import (
"fmt"
)
// Shaper 接口类型
type Shaper interface {
Area() float64
}
// Circle struct类型
type Circle struct {
radius float64
}
// Circle类型实现Shaper中的方法Area()
func (c *Circle) Area() float64 {
return 3.14 * c.radius * c.radius
}
// Square struct类型
type Square struct {
length float64
}
// Square类型实现Shaper中的方法Area()
func (s *Square) Area() float64 {
return s.length * s.length
}
func main() {
// Circle类型的指针类型实例
c := new(Circle)
c.radius = 2.5
// Square类型的值类型实例
s := Square{3.2}
// Sharpe接口实例ins1，它自身是指针类型的
var ins1 Shaper
// 将Circle实例c赋值给接口实例ins1
// 那么ins1中就保存了实例c
ins1 = c
fmt.Println(ins1)
// 使用类型推断将Square实例s赋值给接口实例
ins2 := s
fmt.Println(ins2)
}
上面将输出：指针
&{2.5}
{3.2}
从上面输出结果中能够看出，两个接口实例ins1和ins2被分别赋值后，分别保存了指针类型的Circle实例c和值类型的Square实例s。code
另外，从上面赋值ins1和ins2的赋值语句上看：对象
ins1 = c ins2 := s
是否说明接口实例ins就是自定义类型的实例？实际上接口是指针类型(指向什么见下文)。这个时候，自定义类型的实例c、s称为具体实例，ins实例是抽象实例，由于ins接口中定义的行为(方法)并无具体的行为模式，而c、s中的行为是具体的。blog
由于接口实例ins也是自定义类型的实例，因此当接口实例中保存了自定义类型的实例后，就能够直接从接口上调用它所保存的实例的方法。例如：接口
fmt.Println(ins1.Area()) // 输出19.625 fmt.Println(ins2.Area()) // 输出10.24
这里ins1.Area()调用的是Circle类型上的方法Area()，ins2.Area()调用的则是Square类型上的方法Area()。这说明Go的接口能够实现面向对象中的多态：能够按需调用名称相同、功能不一样的方法。get
接口实例中存的是什么
前面说了，接口类型是指针类型，可是它到底存放了什么东西？
接口类型的数据结构是2个指针，占用2个机器字长。
当将类型实例c赋值给接口实例ins1后，用println()函数输出ins1和c，比较它们的地址：
println(ins1) println(c)
输出结果：
(0x4ceb00,0xc042068058) 0xc042068058
从结果中能够看出，接口实例中包含了两个地址，其中第二个地址和类型实例c的地址是彻底相同的。而第二个地址c是Circle的指针类型实例，因此ins中的第二个值也是指针。
ins中的第一个是指针是什么？它所指向的是一个内部表结构iTable，这个Table中包含两部分：第一部分是实例c的类型信息，也就是*Circle，第二部分是这个类型(Circle)的方法集，也就是Circle类型的全部方法(此示例中Circle只定义了一个方法Area())。
因此，如图所示：
注意，上图中的实例c是指针，是指针类型的Circle实例。
对于值类型的Square实例s，ins2保存的内容则以下图：
实际上接口实例中保存的内容，在反射(reflect)中体现的淋漓尽致，reflect全部的一切都离不开接口实例保存的内容。
方法集(Method Set)规则
官方手册对Method Set的解释：https://golang.org/ref/spec#Method_sets
实例的method set决定了它所实现的接口，以及经过receiver能够调用的方法。
方法集是类型的方法集合，对于非接口类型，每一个类型都分两个Method Set：值类型实例是一个Method Set，指针类型的实例是另外一个Method Set。两个Method Set由不一样receiver类型的方法组成：
实例的类型 receiver -------------------------------------- 值类型:T (T Type) 指针类型:*T (T Type)或(T *Type)
也就是说：
- 值类型的实例的Method Set只由值类型的receiver
(T Type)组成
- 指针类型的实例的Method Set由值类型和指针类型的receiver共同组成，即
(T Type)和(T *Type)
这是什么意思呢？从receiver的角度去考虑：
receiver 实例的类型 --------------------------- (T Type) T 或 *T (T *Type) *T
上面的意思是：
- receiver是指针类型的方法只可能存在于指针类型的实例方法集中
- receiver是值类型的方法既存在于值类型的实例方法集中，也存在于指针类型的方法集中
从实现接口方法的角度上看：
- 若是某类型实现接口的方法的receiver是
(T *Type)类型的，那么只有指针类型的实例*T才算是实现了这个接口，由于这个方法不在值类型的实例T方法集中
- 若是某类型实现接口的方法的receiver是
(T Type)类型的，那么值类型的实例T和指针类型的实例*T都算实现了这个接口，由于这个方法既在值类型的实例T方法集中，也在指针类型的实例*T方法集中
举个例子。接口方法Area()，自定义类型Circle有一个receiver类型为(c *Circle)的Area()方法时，说明实现了接口的方法，但只有Circle实例的类型为指针类型时，这个实例才算是实现了接口，才能赋值给接口实例，才能看成一个接口参数。以下：
package main
import "fmt"
// Shaper 接口类型
type Shaper interface {
Area() float64
}
// Circle struct类型
type Circle struct {
radius float64
}
// Circle类型实现Shaper中的方法Area()
// receiver类型为指针类型
func (c *Circle) Area() float64 {
return 3.14 * c.radius * c.radius
}
func main() {
// 声明2个接口实例
var ins1, ins2 Shaper
// Circle的指针类型实例
c1 := new(Circle)
c1.radius = 2.5
ins1 = c1
fmt.Println(ins1.Area())
// Circle的值类型实例
c2 := Circle{3.0}
// 下面的将报错
ins2 = c2
fmt.Println(ins2.Area())
}
报错结果：
cannot use c2 (type Circle) as type Shaper
in assignment:
Circle does not implement Shaper (Area method has
pointer receiver)
它的意思是，Circle值类型的实例c2没有实现Share接口的Area()方法，它的Area()方法是指针类型的receiver。换句话说，值类型的c2实例的Method Set中没有receiver类型为指针的Area()方法。
因此，上面应该改为：
ins2 = &c2
再声明一个方法，它的receiver是值类型的。下面的代码一切正常。
type Square struct{
length float64
}
// 实现方法Area()，receiver为值类型
func (s Square) Area() float64{
return s.length * s.length
}
func main() {
var ins3,ins4 Shaper
// 值类型的Square实例s1
s1 := Square{3.0}
ins3 = s1
fmt.Println(ins3.Area())
// 指针类型的Square实例s2
s2 := new(Square)
s2.length=4.0
ins4 = s2
fmt.Println(ins4.Area())
}
因此，从struct类型定义的方法的角度去看，若是这个类型的方法有指针类型的receiver方法，则只能使用指针类型的实例赋值给接口变量，才算是实现了接口。若是这个类型的方法全是值类型的receiver方法，则能够随意使用值类型或指针类型的实例赋值给接口变量。下面这两个对应关系，对于理解颇有帮助：
实例的类型 receiver -------------------------------------- 值类型:T (T Type) 指针类型:*T (T Type)或(T *Type) receiver 实例的类型 --------------------------- (T Type) T 或 *T (T *Type) *T
很常常的，咱们会直接使用推断类型的赋值方式(如ins2 := c2)将实例赋值给一个变量，咱们觉得这个变量是接口的实例，但实际上并不必定。正如上面值类型的c2赋值给ins2，这个ins2将是从c2数据结构拷贝而来的另外一个副本数据结构，并不是接口实例，但这时经过ins2也能调用Area()方法：
c2 = Circle{3.2}
ins2 := c2
fmt.Println(ins2.Area()) // 正常执行
之因此能调用，是由于Circle类型中有Area()方法，但这不是经过接口去调用的。
因此，在使用接口的时候，应当尽可能使用var先声明接口类型的实例，再将类型的实例赋值给接口实例(如var ins1,ins2 Shaper)，或者使用ins1 := Shaper(c1)的方式。这样，若是赋值给接口实例的类型实例没有实现该接口，将会报错。
可是，为何要限制指针类型的receiver只能是指针类型的实例的Method Set呢？
看下图，假如指针类型的receiver能够组成值类型实例的Method Set，那么接口实例的第二个指针就必须找到值类型的实例的地址。但实际上，并不是全部值类型的实例都能获取到它们的地址。
哪些值类型的实例找不到地址？最多见的是那些简单数据类型的别名类型，若是匿名生成它们的实例，它们的地址就会被Go完全隐藏，外界找不到这个实例的地址。
例如：
package main
import "fmt"
type myint int
func (m *myint) add() myint {
return *m + 1
}
func main() {
fmt.Println(myint(3).add())
}
如下是报错信息：找不到myint(3)的地址
abc\abc.go:11:22: cannot call pointer method on myint(3) abc\abc.go:11:22: cannot take the address of myint(3)
这里的myint(3)是匿名的myint实例，它的底层是简单数据类型int，myint(3)的地址会被完全隐藏，只会提供它的值对象3。
普通方法和实现接口方法的区别
对于普通方法，不管是值类型仍是指针类型的实例，都能正常调用，且调用时拷贝的内容都由receiver的类型决定。
func (T Type) method1 // 值类型receiver func (T *Type) method2 // 指针类型receiver
指针类型的receiver决定了不管是值类型仍是指针类型的实例，都拷贝实例的指针。值类型的receiver决定了不管是值类型仍是指针类型的实例，都拷贝实例自己。
因此，对于person数据结构：
type person struct {}
p1 := person{} // 值类型的实例
p2 := new(person) // 指针类型的实例
p1.method1()和p2.method1()都是拷贝整个person实例，只不过Go对待p2.method1()时多一个"步骤"：将其解除引用。因此p2.method1()等价于(*p2).method1()。
p1.method2()和p2.method2()都拷贝person实例的指针，只不过Go对待p1.method2()时多一个"步骤"：建立一个额外的引用。因此，p1.method2()等价于(&p1).method2()。
而类型实现接口方法时，method set规则决定了类型实例是否实现了接口。
receiver 实例的类型 --------------------------- (T Type) T 或 *T (T *Type) *T
对于接口abc、接口方法method1()、method2()和结构person：
type abc interface {
method1
method2
}
type person struct {}
func (T person) method1 // 值类型receiver
func (T *person) method2 // 指针类型receiver
p1 := abc(person) // 接口变量保存值类型实例
p2 := abc(&person) // 接口变量保存指针类型实例
p2.method1()、p2.method2()以及p1.method1()都是容许的，都会经过接口实例去调用具体person实例的方法。
但p1.method2()是错误的，由于method2()的receiver是指针类型的，致使p1没有实现接口abc的method2()方法。
接口类型做为参数
将接口类型做为参数很常见。这时，那些实现接口的实例都能做为接口类型参数传递给函数/方法。
例如，下面的myArea()函数的参数是n Shaper，是接口类型。
package main
import (
"fmt"
)
// Shaper 接口类型
type Shaper interface {
Area() float64
}
// Circle struct类型
type Circle struct {
radius float64
}
// Circle类型实现Shaper中的方法Area()
func (c *Circle) Area() float64 {
return 3.14 * c.radius * c.radius
}
func main() {
// Circle的指针类型实例
c1 := new(Circle)
c1.radius = 2.5
myArea(c1)
}
func myArea(n Shaper) {
fmt.Println(n.Area())
}
上面myArea(c1)是将c1做为接口类型参数传递给n，而后调用c1.Area()，由于实现了接口方法，因此调用的是Circle的Area()。
若是实现接口方法的receiver是指针类型的，但倒是值类型的实例，将无法做为接口参数传递给函数，缘由前面已经解释过了，这种类型的实例没有实现接口。
以接口做为方法或函数的参数，将使得一切都变得灵活且通用，只要是实现了接口的类型实例，均可以去调用它。
用的很是多的fmt.Println()，它的参数也是接口，并且是变长的接口参数：
$ go doc fmt Println
func Println(a ...interface{}) (n int, err error)
每个参数都会放进一个名为a的Slice中，Slice中的元素是接口类型，并且是空接口，这使得无需实现任何方法，任何东西均可以丢到fmt.Println()中来，至于每一个东西怎么输出，那就要看具体状况：由类型的实现的String()方法决定。
接口类型的嵌套
接口能够嵌套，嵌套的内部接口将属于外部接口，内部接口的方法也将属于外部接口。
例如，File接口内部嵌套了ReadWrite接口和Lock接口。
type ReadWrite interface {
Read(b Buffer) bool
Write(b Buffer) bool
}
type Lock interface {
Lock()
Unlock()
}
type File interface {
ReadWrite
Lock
Close()
}
除此以外，类型嵌套时，若是内部类型实现了接口，那么外部类型也会自动实现接口，由于内部属性是属于外部属性的。
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