Go语言中的接口详解
一、前言
在Go语言中，接口（Interface）是一种抽象类型，它定义了一个对象的行为，但不包含具体的实现。接口定义了一组方法的签名，但没有提供这些方法的实际代码。本文将详细讨论接口的概念以及如何在Go中使用它们。
二、内容
2.1 接口概述
在Go语言中，接口（Interface）是一种抽象类型，它定义了一个对象的行为，但不包含具体的实现。接口定义了一组方法的签名，但没有提供这些方法的实际代码。任何实现了接口中所有方法的类型都可以被认为是该接口的实例。
也就是说，接口既是一组方法，也是一种类型。
接口让我们可以根据指定的数据类型字段来执行某些操作，以此来抽象。
举个例子，我们来定义一个 Animal接口：
type Animal interface {
Speak() string
}
这里我们将 Animal 定义为任何具有名为 Speak 方法的类型。该方法不接收参数，并且返回一个字符串。定义该方法的任何类型都被称为 Animal 接口的实例。
接下来我们来使用这个接口。
package main
import "fmt"
func main() {
animals := []Animal{Dog{}, Cat{}, JavaProgrammer{}}
for _, animal := range animals {
fmt.Println(animal.Speak())
}
}
type Animal interface {
Speak() string
}
type Dog struct {
}
func (d Dog) Speak() string {
return "Woof!"
}
type Cat struct {
}
func (c Cat) Speak() string {
return "Meow!"
}
type JavaProgrammer struct {
}
func (j JavaProgrammer) Speak() string {
return "Design patterns!"
}
运行结果：
Woof!
Meow!
Design patterns!
2.2 接口的隐式实现
在Go语言中，接口只定义了方法的签名，即方法的名称、输入参数列表和返回值列表，但不包含方法的具体实现。这意味着一个类型可以实现一个接口，只要它拥有与接口中定义的方法签名完全一致的方法。这种方式被称为隐式接口实现，因为你不需要在类型上显式声明它实现了某个接口。
接口的隐式实现允许你编写更加灵活和可扩展的代码，因为你可以在不修改已有类型的情况下，通过实现接口来满足新的需求。这也促使了Go语言的设计原则之一——"面向接口编程"，即编写代码时应关注接口而不是具体的类型，从而提高了代码的可重用性和可维护性。
为了实现一个接口，你需要确保你的类型具备接口中定义的所有方法，并且这些方法的签名必须完全一致。这就是所谓的接口的隐式实现。
这里再举一个例子：
type Writer interface {
Write([]byte) (int, error)
}
type FileWriter struct {
// 可以包含一些类型特有的字段
}
// 实现 Writer 接口的 Write 方法
func (fw FileWriter) Write(data []byte) (int, error) {
// 具体的写入逻辑
}
func main() {
var w Writer
w = FileWriter{} // 实例化一个 FileWriter 类型
w.Write([]byte("Hello, World!"))
}
在这个示例中：
FileWriter类型实现了Writer接口- 因为
FileWriter类型具有与Writer接口中定义的Write方法相同的签名。 - 我们可以将
FileWriter实例分配给Writer接口类型的变量w，并调用Write方法。
2.3 interface{}
在 Go 语言中，interface{} 类型代表一个空接口。空接口没有任何方法签名，因此它的定义非常简单。
比如：
var any interface{}
可以看到，这里的 any 就是一个空接口变量。
空接口就是一种特殊类型，他没有任何方法要求，可以表示任何类型的值，即任意类型接口。我们可以将其看作是一个可以容纳任何值的容器。
那这个有啥用？
比如有时我们需要处理一些未知类型的数据或者与多种类型的值进行交互的情况，就可以使用空接口。前面讲过， Go 中没有类似implements关键字，当你编写一个接收 interface{} 值作为参数的函数，可以传递任何值给这个函数。
比如：
func DoSomething(v interface{}) {
// ...
}
这个 DoSomething() 函数将接收任何参数。
这里比较难理解的是，在上述函数的内部，v 的类型到底是什么？
有人说它是任何类型？对也不对。
正确地说，v 是 interface{} 类型。当我们将某个值传递给 DoSomething() 后，函数运行时会执行类型转换，将这个值转换为 interface{} 值，在运行时，每个值都有一个确定的类型，也就是说，v 的一个静态类型就是 interface{}。
我们来关注这个传递时的类型转换过程。当你将一个具体类型的值赋给 interface{} 变量时，发生了一种类型转换，将该值转换为 interface{} 类型。这种类型转换是在运行时进行的，并且将底层类型信息包装在 interface{} 变量中。一个接口值由两部分组成，一部分指向了该值底层类型的方法表，另一部分指向了该值实际的数据值，大致就是这样一个意思。
我们来小结一下：
DoSomething()函数的参数v的静态类型是interface{}- 但它的动态类型是传递给函数的值的类型。
- 在函数内部，我们可以使用类型断言来检查
v的具体类型并执行相应的操作。
类型断言（Type Assertion）是在Go语言中用于将接口类型的值转换为具体类型的操作。它允许你在运行时检查接口变量中的底层值的实际类型，并将其转换为该类型，以便进行操作。
类型断言使用语法
x.(T)，其中x是一个接口类型的值，T是要断言的目标类型。如果x的底层类型是T或T的实现，那么断言成功，返回转换后的值和true；否则，返回零值和false。
我们来写一份简单的代码演示：
package main
import (
"fmt"
)
// DoSomething 函数接受一个 interface{} 类型的参数，并在内部使用类型断言来处理不同类型的值。
func DoSomething(v interface{}) {
// 使用类型断言来检查 v 的具体类型，并执行相应的操作
switch value := v.(type) {
case int:
fmt.Printf("Received an integer: %d\n", value)
case string:
fmt.Printf("Received a string: %s\n", value)
case bool:
fmt.Printf("Received a boolean: %t\n", value)
default:
fmt.Println("Received an unknown type")
}
}
func main() {
// 将不同类型的值存储在 interface{} 变量中，并传递给 DoSomething 函数
var intValue interface{} = 42
var stringValue interface{} = "Hello, World!"
var boolValue interface{} = true
DoSomething(intValue)
DoSomething(stringValue)
DoSomething(boolValue)
}
运行结果：
Received an integer: 42
Received a string: Hello, World!
Received a boolean: true
我们再来看一个错误使用的例子：
package main
import (
"fmt"
)
func PrintAll(vals []interface{}) {
for _, val := range vals {
fmt.Println(val)
}
}
func main() {
names := []string{"stanley", "david", "oscar"}
PrintAll(names)
}
运行结果：
cannot use names (variable of type []string) as []interface{} value in argument to PrintAll
这段代码之所以出错，是因为这里没有直接的类型转换。换句话说，[]string类型和[]interface{}类型是两种不同的切片类型，它们之间没法直接转换，二者并不兼容。
因此，正确的代码需要将 names 转换为 []interface{} 类型的切片，再传递给 PrintAll 函数。
package main
import (
"fmt"
)
func PrintAll(vals []interface{}) {
for _, val := range vals {
fmt.Println(val)
}
}
func main() {
names := []string{"stanley", "david", "oscar"}
vals := make([]interface{}, len(names))
for i, v := range names {
vals[i] = v
}
PrintAll(vals)
}
运行结果如下：
stanley
david
oscar
Go 语言的接口类型与数据（
array）、切片（slice）、集合（map）、结构体（struct）是同等地位的。当我们定义一个变量为interface{}类型，那么可以把任意的值赋给这个变量。但注意，拿到一个interface{}之后，一般需要结合switch语句判断变量的类型，来进行接下来的操作。
2.4 接口值
在前面的记录中，我们了解了指针是一种抽象类型，它定义了一组方法的签名，每一个结构体类型都可以通过实现接口中的方法来满足该接口的需求。事实上，满足接口的类型并不需要显式地声明它实现了接口，只要它拥有与接口中定义的所有方法相同的签名，就被视为实现了该接口。
那么这里再提一个知识点。接口定义不规定实现者应该使用指针接收器还是值接收器来实现接口。当你得到一个接口值时，没有保证底层类型是指针还是值。
这个怎么理解。
具体来说，我们在定义方法时，方法的接收器就是与该方法关联的结构体类型。方法接收器决定了方法是在值上调用还是在指针上调用。我们之前讲过，当一个类型拥有某个方法时，我们可以使用该类型的值或指针来调用该方法。
那么：
- 如果一个方法接收器是值类型，那么你可以用该类型的值和指针来调用方法。
- 如果一个方法接收器是指针类型，那么你只能使用该类型的指针来调用方法。
这就意味着：
- 如果一个接口类型的方法使用值接收器定义时，可以在该接口值上直接调用方法，而不论是值还是指针。
- 但当一个接口类型的方法使用指针接收器定义时，只能在该接口值对应的指针上调用方法。
我们来看具体的代码：
type Shape interface {
Area() float64
Perimeter() float64
}
假设我们有一个接口 Shape，它定义了一个计算面积的方法 Area() 和一个计算周长的方法 Perimeter()。
接下来我们来定义两个类型：Circle 和 Rectangle。它们都实现了 Shape 接口，但它们的方法接收器不同。
package main
import (
"math"
)
type Circle struct {
Radius float64
}
func (c Circle) Area() float64 {
return math.Pi * c.Radius * c.Radius
}
func (c Circle) Perimeter() float64 {
return 2 * math.Pi * c.Radius
}
type Rectangle struct {
Width float64
Height float64
}
func (r *Rectangle) Area() float64 {
return r.Width * r.Height
}
func (r *Rectangle) Perimeter() float64 {
return 2 * (r.Width + r.Height)
}
下面我们来演示一下这些类型和接口的使用：
func main() {
c := Circle{Radius: 5}
r := &Rectangle{Width: 3, Height: 4}
// 使用值接收器的类型实现
var s Shape
s = c // 将 Circle 实例分配给接口值
fmt.Printf("Area: %f, Perimeter: %f\n", s.Area(), s.Perimeter())
// 使用指针接收器的类型实现
s = r // 将 Rectangle 指针分配给接口值
fmt.Printf("Area: %f, Perimeter: %f\n", s.Area(), s.Perimeter())
}
在上面的示例中，我们创建了一个 Shape 接口值 s ，并分别将 Circle 实例 c 和 Rectangle 指针 r 分配给它。尽管 Circle 的方法使用值接收器，而 Rectangle 的方法使用指针接收器，但我们可以在接口值 s 上调用两者的方法，因为Go会自动处理值和指针之间的转换。
三、总结
通过本文，我们深入了解了Go语言中接口的概念和用法。接口是Go语言中的重要特性，它使代码更加灵活、可扩展，并促使了面向接口编程的思想。了解接口的使用方式可以帮助我们更好地设计和组织Go程序，提高代码的可重用性和可维护性。
转载自:https://juejin.cn/post/7276257296498065460