Golang教程：接口

什么是接口

在面向对象语言中，接口一般被定义为 ：接口定义了一个对象的行为。它仅仅指定了一个对象应该做什么。具体怎么做（实现细节）是由对象决定的。

在 Go 中，一个接口定义为若干方法的签名。当一个类型定义了所有接口里的方法时，就说这个类型实现了这个接口。这和 OOP 很像。接口指定了一个类型应该包含什么方法，而该类型决定怎么实现这些方法。

比如 WashingMachine可以作为一个接口，并提供两个函数 Cleaning() 和 Drying()。任何提供了 Cleaning() 和 Drying() 方法定义的类型就可以说它实现了 WashingMachine 接口。

声明和实现接口

让我们通过一个程序看一下如何声明和实现一个接口

package main

import (  
    "fmt"
)

//interface definition
type VowelsFinder interface {  
    FindVowels() []rune
}

type MyString string

//MyString implements VowelsFinder
func (ms MyString) FindVowels() []rune {  
    var vowels []rune
    for _, rune := range ms {
        if rune == 'a' || rune == 'e' || rune == 'i' || rune == 'o' || rune == 'u' {
            vowels = append(vowels, rune)
        }
    }
    return vowels
}

func main() {  
    name := MyString("Sam Anderson")
    var v VowelsFinder
    v = name // possible since MyString implements VowelsFinder
    fmt.Printf("Vowels are %c", v.FindVowels())

}

程序的第8行创建了一个接口类型名为 VowelsFinder，它有一个方法 FindVowels() []rune。

在下一行 MyString 类型被创建。

在第15行我们添加了一个方法 FindVowels() []rune 给接受者类型 MyString。现在可以说 MyString 实现了 VowelsFinder 接口。这和其他语言大大的不同，比如在Java中，一个类必须用 implements 关键字显式的标明实现了一个接口。这在Go中是不需要的，在Go中，如果一个类型包含了一个接口声明的所有方法，那么这个类型就隐式地实现了这个接口。

在第28行，我们将 MyString 类型的变量 name 赋值给 VowelsFinder 类型的变量 v。这是合法的，因为 MyString 实现了 VowelsFinder。在下一行，v.FindVowels() 在 MyString 上调用 FindVowels 方法打印在 Sam Anderson 中所有的元音。程序的输出为：Vowels are [a e o]。

恭喜！你已经创建并实现了你的第一个接口。

接口的实际用途

上面的程序告诉我们怎么创建和实现接口，但是没有展示接口的实际用途。在上面的程序中，我们可以使用 name.FindVowels()替代 v.FindVowels()，程序照样可以工作，那么我们为什么还要使用接口呢？

现在让我们来看接口的一个实际用途。

我们将编写一个简单的程序，根据员工的个人工资计算公司的总支出。为了简洁起见，我们假设所有费用都是美元。

package main

import (  
    "fmt"
)

type SalaryCalculator interface {  
    CalculateSalary() int
}

type Permanent struct {  
    empId    int
    basicpay int
    pf       int
}

type Contract struct {  
    empId  int
    basicpay int
}

//salary of permanent employee is sum of basic pay and pf
func (p Permanent) CalculateSalary() int {  
    return p.basicpay + p.pf
}

//salary of contract employee is the basic pay alone
func (c Contract) CalculateSalary() int {  
    return c.basicpay
}

/*
total expense is calculated by iterating though the SalaryCalculator slice and summing  
the salaries of the individual employees  
*/
func totalExpense(s []SalaryCalculator) {  
    expense := 0
    for _, v := range s {
        expense = expense + v.CalculateSalary()
    }
    fmt.Printf("Total Expense Per Month $%d", expense)
}

func main() {  
    pemp1 := Permanent{1, 5000, 20}
    pemp2 := Permanent{2, 6000, 30}
    cemp1 := Contract{3, 3000}
    employees := []SalaryCalculator{pemp1, pemp2, cemp1}
    totalExpense(employees)

}

上面程序地第7行，定义了一个 SalaryCalculator 接口类型，该接口只声明了一个方法：CalculateSalary() int。

在公司中我们有两种类型的员工：Permanent 和 Contract （第 11 和 17 行）。永久性员工的工资是 basicpay 和 pf 的总和，而合同员工的工资只是基本工资 basicpay。这分别在第23行和第28行的方法 CalculateSalary 中表示。通过声明这个方法，Permanent 和 Contract 都实现了 SalaryCalculator 接口。

第36行中， totalExpense 方法的声明展示了使用接口的好处。这个方法接收一个 SalaryCalculator 接口的切片 []SalaryCalculator 作为参数。在第49行，我们将一个包含了 Permanent 和 Contract 类型的切片给方法 totalExpense。totalExpense 方法出通过调用各自类型的 CalculateSalary 方法来计算总支。这是在第 39行完成的。

最大的优点是可以将 totalExpense 扩展到任何新的员工类型，而不必修改任何代码。假设该公司引入了第三种员工类型 Freelancer 和不同的计算工资的方法。那么 Freelancer 可以被包含在传递给 totalExpense 的切片参数中，而不需要修改任何 totalExpense 方法的接口。这个方法会做自己应该做的事情，因为 Freelancer 同样实现了 SalaryCalculator 接口：）

程序的输出为：Total Expense Per Month $14050。

接口的内部表示

可以把接口想象成这样一个元组 (type, value)。type 是接口包含的具体类型，value 是接口包含的具体的值。

让我们写一个程序来理解这一点。

package main

import (  
    "fmt"
)

type Test interface {  
    Tester()
}

type MyFloat float64

func (m MyFloat) Tester() {  
    fmt.Println(m)
}

func describe(t Test) {  
    fmt.Printf("Interface type %T value %v\n", t, t)
}

func main() {  
    var t Test
    f := MyFloat(89.7)
    t = f
    describe(t)
    t.Tester()
}

Test 接口提供了一个方法 Tester()，MyFloat 类型实现了这个接口。在第 24 行，我们将 MyFloat 类型的变量 f 赋值给 Test 类型的变量 t 。现在 t 的具体类型是 MyFloat 而它的值是 89.7。在第17行， describe 函数打印接口的值和具体类型。程序的输出为：

Interface type main.MyFloat value 89.7  
89.7  

空接口

一个没有声明任何方法的接口称为空接口。空接口表示为 interface{}。因为空接口没有方法，因此所有类都都实现了空接口。

package main

import (  
    "fmt"
)

func describe(i interface{}) {  
    fmt.Printf("Type = %T, value = %v\n", i, i)
}

func main() {  
    s := "Hello World"
    describe(s)
    i := 55
    describe(i)
    strt := struct {
        name string
    }{
        name: "Naveen R",
    }
    describe(strt)
}

上面程序的第7行，describe(i interface{}) 函数接受一个空接口作为参数，因此任何值都可以传递给它。

在第13行，15行，21行，我们传递 string，int 和结构体给 describe 。程序的输出结果为：

Type = string, value = Hello World  
Type = int, value = 55  
Type = struct { name string }, value = {Naveen R}

类型断言

类型断言（type assertion）用来提取接口的实际类型的值。

i.(T)是用来获取接口 i 的实际类型 T 的值的语法。

一个程序胜过千言万语：），让我们写一个类型断言。

package main

import (  
    "fmt"
)

func assert(i interface{}) {  
    s := i.(int) //get the underlying int value from i
    fmt.Println(s)
}
func main() {  
    var s interface{} = 56
    assert(s)
}

第12行，s 的实际类型是 int。在第8 行我们使用 i.(int) 来获取 i 的 int 值。程序的输出为：56。

如果实际类型不是 int，那么上面的程序会发生什么？让我们找出来：

package main

import (  
    "fmt"
)

func assert(i interface{}) {  
    s := i.(int) 
    fmt.Println(s)
}
func main() {  
    var s interface{} = "Steven Paul"
    assert(s)
}

在上面的程序中，我们将实际类型为 string 的变量 s 传递给 assert 函数，assert 函数尝试从其中提取出一个 int值。该程序会触发 panic：panic: interface conversion: interface {} is string, not int。

为了解决以上问题，我们可以使用下面的语法：

v, ok := i.(T)

如果 i 的具体类型是 T，则 v 将具有 i 的实际值，ok 为 true。

如果 i 的具体类型不是 T，则 ok 将为 false， v 将具有 T 的 0 值，程序不会触发 panic。

package main

import (  
    "fmt"
)

func assert(i interface{}) {  
    v, ok := i.(int)
    fmt.Println(v, ok)
}
func main() {  
    var s interface{} = 56
    assert(s)
    var i interface{} = "Steven Paul"
    assert(i)
}

当 Steven Paul 传递给 assert 函数，ok 将是 false 因为 i 的实际类型不是 int 并且 v 的值将是 0（int 的 0 值）。程序将输出：

56 true  
0 false

Type Switch

类型分支（type switch）用来将一个接口的具体类型与多个 case 语句指定的类型进行比较。这很像普通的 switch 语句。唯一不同的是 type switch 中 case 指定的是类型，而普通的 switch 语句中 case 指定的是值。

type switch 的语法与类型断言和很相似。在类型断言 i.(T) 中，将类型 T 替换为关键字 type 就变成了 type switch。让我们通过下面的程序看看它是如何工作的。

package main

import (  
    "fmt"
)

func findType(i interface{}) {  
    switch i.(type) {
    case string:
        fmt.Printf("I am a string and my value is %s\n", i.(string))
    case int:
        fmt.Printf("I am an int and my value is %d\n", i.(int))
    default:
        fmt.Printf("Unknown type\n")
    }
}
func main() {  
    findType("Naveen")
    findType(77)
    findType(89.98)
}

上面的程序中，第8行，switch i.(type) 是一个 type switch。每一个 case 语句都将 i 的实际类型和 case 指定的类型相比较。如果一个 case 匹配，则打印相应的语句。程序的输出为：

I am a string and my value is Naveen  
I am an int and my value is 77  
Unknown type  

在第20行，89.98 是 flaot64 类型，并不匹配任何一个 case。因此在会后一行打印：Unknown type。

也可以将类型和接口进行比较。如果我们有一个类型，并且该类型实现了一个接口，那么这个类型可以和它实现的接口进行比较。

让我们写一个程序来更清楚地了解这一点。

package main

import "fmt"

type Describer interface {  
    Describe()
}
type Person struct {  
    name string
    age  int
}

func (p Person) Describe() {  
    fmt.Printf("%s is %d years old", p.name, p.age)
}

func findType(i interface{}) {  
    switch v := i.(type) {
    case Describer:
        v.Describe()
    default:
        fmt.Printf("unknown type\n")
    }
}

func main() {  
    findType("Naveen")
    p := Person{
        name: "Naveen R",
        age:  25,
    }
    findType(p)
}

在上面的程序中，Person 结构体实现了 Describer 接口。在第 19 行的 case 语句，v 和 Describe 接口进行比较。由于 p 实现了 Describer 接口因此这个 case 匹配成功，在第32行 findType(p) 中 Person 的 Describe() 方法被调用。

程序的输出为：

unknown type  
Naveen R is 25 years old