Go语言入门——interface

 1、Go如何定义interface

　　Go通过type声明一个接口，形如

type geometry interface {
    area() float64
    perim() float64
}

　　和声明一个结构体一样，接口也是通过type声明。

　　type后面是接口名称，紧挨着是关键字interface。

　　接口里面定义的area()和perim是接口geometry的方法。

 

　　有了接口，那应该如何实现接口呢？

type rect struct {
    width, height float64
}

func (r rect) area() float64 {
    return r*width*height
}

func (r rect) perim() float64 {
    return 2*r*width + 2*r*height
}

　　上面就是rect实现接口geometry的代码。不同于Java这些语言，有显式的关键字如implement表示实现某个接口。

 

　　和Java接口的契约精神有些不同的是，Go里面的接口实现更像是组合的概念。

　　这里要提一个”鸭子类型“的概念。鸭子类型是动态编程语言的一种对象推断策略，它更关注对象能如何被使用，而不是对象的类型本身。即一个东西如果长得像鸭子，会像鸭子一样嘎嘎叫、走路、游泳，那么我们就可以推断这个小东西就是鸭子。

　　类比上面的代码，rect就是长得像鸭子geometry的，可以像geometry一样的area()行为，也可以像geometry一样的perim()，rect满足了geometry定义的一切行为，所以我们推断rect就是实现了接口geometry的。

　　这样，我们不用再去写implement xxx这样的代码了。由原来一个类的粒度细化到类里面方法的粒度了。

 

　　顺便提一句，之前在做Java开发的时候，由于是协同开发，都是用统一的框架，加上面向接口编程的思想深入人心，以至于成为这样的一种条件反射：在写一个service的时候，第一反应是新建一个接口，然后定义接口中方法，之后再是编写实现类，绝大多数情况，都是只会用到这一个实现类，未来很长时间都没有看到这个接口的其他实现类。这种为了实现接口而编写接口，有时候在中小型项目中让代码显得很死板。

 

2、如何判定是否是某个interface的实现

　　上面我们介绍了Go是如何定义一个接口并”实现“接口的。上面代码只有一个rect结构体，如果有多个呢

type rect struct {
    width, height float64
}

func (r rect) area() float64 {
    return r*width*height
}

func (r rect) perim() float64 {
    return 2*r*width + 2*r*height
}

type circle struct {
    radius float64
}

func (c circle) area() float64 {
    return math.Pi * c.radius * c.radius
}
func (c circle) perim() float64 {
    return 2 * math.Pi * c.radius
}

　　对于这种情况，我们总不能一个个肉眼比对，看看rect、circle是否实现了geometry中定义的所有方法吧

 

　　Go可以通过类型断言来判定。

func main() {
	r := rect{width: 3, height: 4}
	c := circle{radius: 5}

	measure(r)
	measure(c)
    
	var g geometry
	g = circle{radius:10}
	switch t := g.(type) {
	case circle:
		fmt.Println("circle type", t)
	case rect:
		fmt.Println("rect type", t)
	}
}

　　

 

　　执行结果为

{3 4}
12
14
{5}
78.53981633974483
31.41592653589793
circle type {10}

　　可以看出，Go可以推断g是实现了geometry接口的circle。

 

　　类型断言的语法为

<目标类型的值>，<布尔参数> := <表达式>.( 目标类型 ) // 安全类型断言

<目标类型的值> := <表达式>.( 目标类型 )　　//非安全类型断言

　　上面的写法是switch语法，即第二种。第一种举例如下

var g geometry
if f, ok := g.(circle); ok {
	fmt.Println("circle type", f)
}

　　 

3、值接收还是指针接收

　　在Go中一个方法，我们可以定义一个方法是用某个struct的值来接收还是指针接收，形如

type rect struct {
	width, height int
}

func (r *rect) area() int {
	return r.width * r.height
}

func (r rect) perim() int {
	return 2*r.width + 2*r.height
}

func main() {
	r := rect{width: 10, height: 20}
	fmt.Println("area:", r.area())
	fmt.Println("perim:", r.perim())

	rp := &r
	fmt.Println("area:", rp.area())
	fmt.Println("perim:", rp.perim())
}

　　这里定义结构体rect，同时定义两个方法area()和perim()。在这两个方法左边定义的即为方法的接收者，其中area()由rect的指针类型接收，perim()则由rect值类型接收。

　　这样表示area()和perim()是rect的两个方法。从代码我们可以看出，该种形式不管是传入值类型还是传入rect的指针，执行都正常返回结果。

area: 200
perim: 60
area: 200
perim: 60

　　

对于r.area()可以调通的背后Go做了什么？

　　此时r是一个值类型，为了实现调用即使是指针接收类型的area()方法，Go实际是先找到r的地址，然后通过一个指针指向它，即r.area()转化成了(&r).area()，从而满足了area()方法是指针接收者的约束。

 

对于rp.perim()可以调通的背后Go做了什么？

　　此时rp是一个指针类型。在调用时，指针被解引用为值，这样便符合perim()方法定义的接收者类型的约束。解引用的过程我们可以认为Go把rp.perim()转化为于(*rp).perim()。但是注意perim()方法是值接收类型，所以操作的是rect的副本。

 

　　所以，综上，对于普通方法的调用，不管接收者是值类型还是指针类型，调用者是值类型还是指针类型，都可以调通。

 

　　上面是针对纯粹的方法而言的，如果在接口的背景下，情况是否一致呢？

type geometry interface {
	area() float64
	perim() float64
}

type rect struct {
	width, height float64
}

type circle struct {
	radius float64
}

func (r rect) area() float64 {
	return r.width * r.height
}

func (r rect) perim() float64 {
	return 2*r.width + 2*r.height
}

func (c circle) area() float64 {
	return math.Pi * c.radius * c.radius
}

func (c *circle) perim() float64 {
	return 2 * math.Pi * c.radius
}

func measure(g geometry) {
	fmt.Println(g)
	fmt.Println(g.area())
	fmt.Println(g.perim())
}

func main() {
	r := rect{width: 3, height: 4}
	c := circle{radius: 5}

	measure(r)
	measure(c)
}

　　

 

　　这段的代码与上面的唯一不同的地方在于将perim接收者类型由circle改为了*circle类型，导致在运行程序时报错

# command-line-arguments
main/src/examples/interfaces.go:48:9: cannot use c (type circle) as type geometry in argument to measure:
	circle does not implement geometry (perim method has pointer receiver)

　　意思是说circle没有实现geometry接口。

 

　　如果反过来

type geometry interface {
	area() float64
	perim() float64
}

type rect struct {
	width, height float64
}

type circle struct {
	radius float64
}

func (r rect) area() float64 {
	return r.width * r.height
}

func (r rect) perim() float64 {
	return 2*r.width + 2*r.height
}

func (c circle) area() float64 {
	return math.Pi * c.radius * c.radius
}

func (c *circle) perim() float64 {
	return 2 * math.Pi * c.radius
}

func measure(g geometry) {
	fmt.Println(g)
	fmt.Println(g.area())
	fmt.Println(g.perim())
}

func main() {
	r := &rects1{width: 3, height: 4}
	c := &circle{radius: 5}

	measure(r)
	measure(c)
}

　　此时调用一切正常。

　　所以对比看下来发现，对于值接收者，传如值或者指针都可以正常调用；对于指针接收者，则只能传入指针类型，否则会报未实现接口的错误。

 

关于原理，我看了很多说法
说法一

"对于指针类型，Go会自动转换，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。  "

 

说法二

"当实现一个接收者是值类型的方法，就可以自动生成一个接收者是对应指针类型的方法，因为两者都不会影响接收者。但是，当实现了一个接收者是指针类型的方法，如果此时自动生成一个接收者是值类型的方法，原本期望对接收者的改变(通过指针实现)，现在无法实现，因为值类型会产生一个拷贝，不会真正影响调用者。"

　　但是这两种说法我觉得还是没有真正说到原理上，也可能是我没有理解。

　　在前面不涉及到接口的单纯方法的值接收者和指针接收者，使用值或者指针调用都是可以的，因为Go会在底层做这个类型转换。但是在接口这个背景下，如果方法有指针类型接收类型，则只能传指针类型，可能还是和Go的接口底层实现有关。如果大家有自己的理解，欢迎指教。

 

今天主要介绍了Go语言中的接口的定义和实现以及如何使用，还有一些小知识点比如空interface的作用和使用就不再赘述。

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