接口類型的本質(zhì)就是如果一個(gè)數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)了自身的方法集鉴裹,那么該接口類型變量就能夠引用該數(shù)據(jù)類型的值。
Go不是一種典型的OO語言,它在語法上不支持類和繼承的概念蚜枢。
沒有繼承是否就無法擁有多態(tài)行為了呢?答案是否定的针饥,Go語言引入了一種新類型—Interface厂抽,它在效果上實(shí)現(xiàn)了類似于C++的“多態(tài)”概念,雖然與C++的多態(tài)在語法上并非完全對(duì)等丁眼,但至少在最終實(shí)現(xiàn)的效果上筷凤,它有多態(tài)的影子。
雖然Go語言沒有類的概念苞七,但它支持的數(shù)據(jù)類型可以定義對(duì)應(yīng)的method(s)藐守。本質(zhì)上說,所謂的method(s)其實(shí)就是函數(shù)莽鸭,只不過與普通函數(shù)相比吗伤,這類函數(shù)是作用在某個(gè)數(shù)據(jù)類型上的,所以在函數(shù)簽名中硫眨,會(huì)有個(gè)receiver(接收器)來表明當(dāng)前定義的函數(shù)會(huì)作用在該receiver上足淆。
Go語言支持的除Interface類型外的任何其它數(shù)據(jù)類型都可以定義其method(而并非只有struct才支持method),只不過實(shí)際項(xiàng)目中礁阁,method(s)多定義在struct上而已巧号。
從這一點(diǎn)來看,我們可以把Go中的struct看作是不支持繼承行為的輕量級(jí)的“類”姥闭。
An interface type specifies a method set called its interface. A variable of interface type can store a value of any type with a method set that is any superset of the interface. Such a type is said to implement the interface. The value of an uninitialized variable of interface type is nil.
說實(shí)話丹鸿,這段說明對(duì)新手來說比較晦澀,這正是本篇筆記試圖解釋清楚的地方棚品。
從語法上看靠欢,Interface定義了一個(gè)或一組method(s)廊敌,這些method(s)只有函數(shù)簽名,沒有具體的實(shí)現(xiàn)代碼(有沒有聯(lián)想起C++中的虛函數(shù)门怪?)骡澈。若某個(gè)數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)了Interface中定義的那些被稱為"methods"的函數(shù),則稱這些數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)(implement)了interface掷空。舉個(gè)例子來說明肋殴。
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Abser interface {
Abs() float64
}
type MyFloat float64
func (f MyFloat) Abs() float64 {
if f < 0 {
return float64(-f)
}
return float64(f)
}
func main() {
var a Abser
fmt.Println(float64(math.Sqrt2))
f := MyFloat(-math.Sqrt2)
a = f // a MyFloat implements Abser
fmt.Println(a.Abs())
}
//輸出
1.4142135623730951
1.4142135623730951
上面的代碼中,第8-10行是通過type語法聲明了一個(gè)名為Abser的interface類型(Go中約定的interface類型名通常取其內(nèi)部聲明的method名的er形式)坦弟。而第12-19行通過type語法聲明了MyFloat類型且為該類型定義了名為Abs()的method护锤。
根據(jù)上面的解釋,Abs()是interface類型Abser定義的方法酿傍,而MyFloat實(shí)現(xiàn)了該方法烙懦,所以,MyFloat實(shí)現(xiàn)了Abser接口赤炒。
Interface類型的更通用定義可歸納如下:
type Namer interface {
Method1(param_list) return_type
Method2(param_list) return_type
...
}
上面的示例用type語法聲明了一個(gè)名為Namer的interface類型(但Namer不是個(gè)具體的變量修陡,此時(shí)內(nèi)存中還沒有它對(duì)應(yīng)的對(duì)象)。interface類型是可以定義變量的可霎,也即interface type can have values魄鸦,例如:
var ai Namer
此時(shí),定義了一個(gè)變量名為ai的Namer類型變量癣朗,在Go的底層實(shí)現(xiàn)中拾因,ai本質(zhì)上是個(gè)指針,其內(nèi)存布局如下(內(nèi)存布局圖引用自<The Way to Go - A Thorough Introduction to the Go Programming Language>一書第11.1節(jié)):
它的method table ptr是不是與C++中類的虛函數(shù)表非常類似旷余?而這正是interface類型的變量具有多態(tài)特性的關(guān)鍵:
ai共占2個(gè)機(jī)器字绢记,1個(gè)為receiver字段,1個(gè)為method table ptr字段正卧。ai可以被賦值為任何變量蠢熄,只要這個(gè)變量實(shí)現(xiàn)了interface定義的method(s) set,賦值后炉旷,ai的receiver字段用來hold那個(gè)變量或變量副本的地址(若變量類型小于等于1個(gè)機(jī)器字大小签孔,則receiver直接存儲(chǔ)那個(gè)變量;若變量類型大于1個(gè)機(jī)器字窘行,則Go底層會(huì)在堆上申請(qǐng)空間存儲(chǔ)那個(gè)變量的副本饥追,然后receiver存儲(chǔ)那個(gè)副本的地址,即此時(shí)receiver是個(gè)指向變量副本的指針)罐盔。而由變量實(shí)現(xiàn)的接口method(s)組成的interface table的指針會(huì)填充到ai的method table ptr字段但绕。當(dāng)ai被賦值為另一個(gè)變量后,其receiver和method table ptr會(huì)更新為新變量的相關(guān)值。
關(guān)于interface類型內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)捏顺,可以參考GoLang官網(wǎng)Blog推薦過的一篇文章“Go Data Structures: Interfaces”六孵,寫的很清楚,強(qiáng)烈推薦幅骄。
所以狸臣,如果某個(gè)函數(shù)的入?yún)⑹莻€(gè)interface類型時(shí),任何實(shí)現(xiàn)了該interface的變量均可以作為合法參數(shù)傳入且函數(shù)的具體行為會(huì)自動(dòng)作用在傳入的這個(gè)實(shí)現(xiàn)了interface的變量上昌执,這不正是類似于C++中多態(tài)的行為嗎?
Interface“多態(tài)”特性實(shí)例
Go語言自帶的標(biāo)準(zhǔn)Packages提供的接口很多都借助了Interface以具備“可以處理任何未知數(shù)據(jù)類型”的能力诈泼。例如被廣泛使用的fmt包懂拾,其功能描述如下:
Package fmt implements formatted I/O with functions analogous to C's printf and scanf. The format 'verbs' are derived from C's but are simpler.
它除了可以格式化打印Go的built-in類型外,還可以正確打印各種自定義類型铐达,只要這些自定義數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)了fmt的Print API入?yún)⑺璧膇nterface接口岖赋。
以fmt包的Printf()函數(shù)為例,其函數(shù)簽名格式如下:
func Printf(format string, a ...interface{}) (n int, err error)
它的入?yún)⒊擞靡悦枋鋈绾胃袷交?format'參數(shù)外瓮孙,還需要interface類型的可變長(zhǎng)參數(shù)唐断。該函數(shù)在實(shí)現(xiàn)底層的打印行為時(shí),要求傳入的可變長(zhǎng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)了fmt包中定義的Stringer接口杭抠,這個(gè)接口類型定義及描述如下:
type Stringer interface {
String() string
}
所以脸甘,自定義類型想要調(diào)用fmt.Printf()做格式化打印,那只需實(shí)現(xiàn)Stringer接口就行偏灿。
例如丹诀,下面是一段簡(jiǎn)單的打印代碼:
package main
import "fmt"
type IPAddr [4]byte
func main() {
addrs := map[string]IPAddr{
"loopback": {127, 0, 0, 1},
"googleDNS": {8, 8, 8, 8},
}
for n, a := range addrs {
fmt.Printf("%v: %v\n", n, a)
}
}