Golang之interface

一、什么是interface

简单地说，interface是一组method的组合，可以通过interface来定义对象的一组行为。

二、interface类型

interface类型定义了一组方法，如果某个对象实现了某个接口的所有方法，则此对象就实现了此接口。详细语法参考如下例子：

type Human struct {

name string

age int

phone string

}

type Student struct {

Human //匿名字段Human

school string

loan float32

}

type Employee struct {

Human //匿名字段Human

company string

money float32

}

//Human对象实现Sayhi方法

func (h *Human) SayHi() {

fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)

}

//Human对象实现Sing方法

func (h *Human) Sing(lyrics string) {

fmt.Println("La la, la la la, la la la la...", lyrics)

}

//Human对象实现Guzzle方法

func (h *Human) Guzzle(beerStein string) {

fmt.Println("Guzzle Guzzle Guzzle...", beerStein)

}

//Employee重载Human的Sayhi方法

func (e *Employee) SayHi() {

fmt.Printf("Hi, I am %s, I work at %s. Call me on %s\n", e.name, e.company, e.phone)

}

//Student实现BorrowMoney方法

func (s *Student) BorrowMoney(amount float32) {

s.loan += amount

}

//Employee实现SpendSalary方法

func (e *Employee) SpendSalary(amount float32) {

e.money -= amount

}

//定义interface

type Men interface {

SayHi()

Sing(lyrics string)

Guzzle(beerStein string)

}

type YoungChap interface {

SayHi()

Sing(song string)

BorrowMoney(amount float32)

}

type ElderlyGent interface {

SayHi()

Sing(song string)

SpendSalary(amount float32)

}

从上面代码可知，interface可以被任意的对象实现，比如：Men interface被Human、Student和Employee实现。同理，一个对象可以实现任意多个interface，比如：Student实现了Men和YonggChap两个interface。

任意类型都实现了空interface（我们这样定义：interface{}），即包含0个method的interface。

三、interface值

如果我们定义了一个interface的变量，那么这个变量可以存储实现了这个interface的任意类型的对象。比如：上例中定了一个Men interface类型的变量m，那么m里面可以存储Human、Student或者Employee值。下面举例说明如何使用：因为m能够持有这三种类型的对象，所以可以定义一个包含Men类型元素的slice，这个slice可以被赋予实现了Men接口的任意结构的对象：

package main

import "fmt"

type Human struct {

name string

age int

phone string

}

type Student struct {

Human //匿名字段

school string

loan float32

}

type Employee struct {

Human //匿名字段

company string

money float32

}

//Human实现Sayhi方法

func (h Human) SayHi() {

fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)

}

//Human实现Sing方法

func (h Human) Sing(lyrics string) {

fmt.Println("La la la la...", lyrics)

}

//Employee重载Human的SayHi方法

func (e Employee) SayHi() {

fmt.Printf("Hi, I am %s, I work at %s. Call me on %s\n", e.name.e.company, e.phone)

}

//Interface Men被Human、Student和Employee实现

//因为这三个类型都实现了这了两个方法

type Men interface {

SayHi()

Sing(lyrics string)

}

func main() {

mike := Student{Human{"Mike", 25, "222-222-xxx"}, "MIT", 0.00}

paul := Student{Human{"Paul", 26, "111-222-xxx"}, "Harvard", 100}

sam := Employee{Human{"Sam", 36, "444-222-xxx"}, "Golang Inc.", 1000}

Tom := Employee{Human{"Sam", 36, "444-222-xxx"}, "Things Ltd.", 5000}

//定义Men类型的变量i

var i Men

//i能存储Student

i = mike

fmt.Println("This is Mike, a Student:")

i.SayHi()

i.Sing("November rain")

//i也能存储Employee

i = Tom

fmt.Println("This is Tom, an Employee:")

i.SayHi()

i.Sing("Born to be wild")

//定义了slice Men

fmt.Println("Let's use a slice of Men and see what happens")

x := make{[]Men, 3}

//T这三个都是不同类型的元素，但是他们实现了interface同一接口

x[0], x[1], x[2] = paul, sam, mike

for _, value := range x{

value.SayHi()

}

}

通过上面代码，可以看出interface就是一组抽象方法的集合，必须由其它非interface类型实现，而不能自我实现，Go语言通过interface实现了duck-typing，即“当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。”

四、空interface

空interface即interface{}不包含任何的method，因此，所有类型都实现了空interface。空interface对于描述起不到任何作用，因为不包含任何的method，但是空interface在我们需要存储任意类型的数值时相当有用，因为它可以存储任意类型的数值，有点类似于C语言的void
*类型。

//定义a为空接口

var a interface{}

var i int = 5

s := "hello world"

//a可以存储任意类型的数据

a = i

a = s

一个函数把interface{}作为参数，那么它可以接受任意类型的值作为参数，如果一个函数返回interface{}，就可以返回任意类型的值。

五、interface函数参数

interface的变量可以持有任意实现该interface类型的对象，这样我们可以通过定义interface参数让函数接受各种类型的参数。

举例说明：fmt.Println可以接受任意类型的数据，打开fmt的源码能看到定义如下：

type Stringer interface {

String() string

}

也就是说，任何实现了String方法的类型都能作为参数被fmt.Println调用：

package main

import (

"fmt"

"strconv"

)

type Human struct {

name string

age int

phone string

}

//通过这个方法Human实现了fmt.Stringer

func (h Human) String() string {

return " "+h.name+" - "+strconv.Itoa(h.age)+" years - "+h.phone+" "

}

func main() {

Bob := Human{"Bob", 39, "000-7777-xxx"}

fmt.Println("This Human is : ", Bob)

}

如果需要某个类型能被fmt包以特殊的格式输出，就必须实现Stringer这个接口。如果没有实现这个接口，fmt将以默认的方式输出。

需要注意的是：实现了error接口的对象（即实现了Error() string的对象），使用fmt输出时，会调用Error()方法，因此不必再定义了String()方法了。

六、interface变量存储的类型

通过前文我们知道interface变量能存储任意类型的数值，只要该类型实现了interface。如果想反向知道该变量里实际存储的类型时什么该当如何？目前常用的有两种方法：

1、Comma-ok断言

在Go语言里，可以通过如下语法来判断interface里存储的数值类型：

value, ok = element.(T)

这里value就是变量的值，ok是一个bool类型，element是interface变量，T是断言的类型。如果element里面确实存储了T类型的值，则ok返回true，否则返回false。

比如：value, ok := element.(int)

这种方式的问题在于需要一长串的ifelse，断言的类型T越多则ifelse越多，因此，switch来了。

2、switch测试

语法同C语言中的switch，具体如下：

switch value := element.(type) {

case int:

...

case string:

...

default:

...

}

需要注意的是：element.(type)语法不能在switch外的任何逻辑里面使用，如果要在switch外面判断一个类型就使用comma-ok。

七、嵌入interface

Go语言里面真正吸引人的是其内置的逻辑语法，就像struct中匿名字段一样，实际上，相同的逻辑在interface中也成立。如果一个interface1作为interface2的一个嵌入字段，则interface2隐式的包含了interface1里面的method。从interface源码中可以看到如下定义：

type Interface interface {

sort.Interface //嵌入字段sort.Interface

Push(x interface{}) //a Push method to push elements into the heap

Pop() interface{} //a Pop elements that pops elements from the heap

}

sort.Interface其实就是嵌入字段，把sort.Interface的所有method隐式包含进来了，也就是下面三个方法：

type Interface interface {

//Len is the number of elements in the collection.

Len() int

//Less returns whether the element with index i should sort before the element with index j.

Less(i, j int) bool

//Swap swaps the elements with indexes i and j.

Swap(i, j int)

}

另一个例子就是io包下面的io.ReadWriter，它包含了io包下面的Reader和Writer两个interface。

//io.ReadWriter

type ReadWriter interface {

Reader

Writer

}

八、反射

Go语言实现了反射，所谓反射就是动态运行时的状态。我们一般用到的包是reflect包，官方的这篇文章详细地讲解了reflect包的实现原理——《Laws
of reflection》。使用reflect一般分成三步：要去反射是一个类型的值（这些值都实现了空interface），首先需要把它转换成reflect对象（reflect.Type或者reflect.Value，根据不同情况调用不同函数）。这两种获取方式如下：

t := reflect.TypeOf(i) //得到类型的元数据，通过t我们能获取类型定义里面的所有元素

v := reflect.ValueOf(i) //得到实际的值，通过v我们获取存储在里面的值，还可以去改变值

转化为reflect对象之后就可以进行一些操作了，即将reflect对象转化成相应的值：

tag := t.Elem().Field(0).Tag //获取定义在struct里面的标签

name := v.Elem().Field(0).String() //获取存储在第一个字段里面的值

获取反射值能返回相应的类型和数值。

var x float64 = 3.4

v := reflect.ValueOf(x)

fmt.Println("type:", v.Type())

fmt.Println("kind is float64:", v.kind() == reflect.Float64)

fmt.Println("value:", v.Float())

最后，反射的字段必须是可读写的，类似于传值和传引用。按照下面的方式会产生错误：

var x float64 = 3.4

v := reflect.ValueOf(x)

v.SetFloat(7.1)

如果要修改相应的值，必须如下才行：

var x float64 = 3.4

p := reflect.ValueOf(&x)

v := p.Elem()

v.SetFloat(7.1)