Golang 使用接口实现泛型

在C/C++中我们可以使用泛型的方法使代码得以重复使用，最常见例如stl functions：vector<int> vint or vector<float> vfloat等。这篇文章将使用interface{...}接口使Golang实现泛型。

interface{...}是实现泛型的基础。如一个数组元素类型是interface{...}的话，那么实现了该接口的实体都可以被放置入数组中。注意其中并不一定必须是空接口（简单类型我们可以通过把他转化为自定义类型后实现接口）。为什么interface中要声明方法：因为当我们需要对数组内数据进行操作时（如比较大小），我们需要为这个操作声明一个自定义的方法。换言之，只有实现了这个方法的实体才允许被加入进数组中。

基础Demo

在下面演示的Demo中，我们将实现一个最简单的vector，并实现插入时排序的功能。

type Comper interface{
    Lessthan (Comper) bool
}
type Sdata struct{
    data []Comper
}

func (t *Sdata) Push (item Comper){
    t.data = append(t.data, item)
    for k,v:=range t.data{
        if item.Lessthan(v) {    //调用接口定义的方法
            //排序操作
            break
        }
    }
}

如此便实现了一个最简单的Demo，使用Sdata的数组元素必须先实现Lessthan方法：

type Myint int

func (t Myint) Lessthan (x Comper) bool {
    return t<x.(Myint)
}
func main() {
    mydata := Sdata{make([]Comper, 0)}
    for i:=10;i>0;i--{
        mydata.Push((Myint(i)))
    }
    fmt.Println(mydata)
}

但这个Demo的缺点也有许多，一是简单类型元素无法使用Sdata进行排序，二是不支持并发，在并发的情况下会产生不可预料的结果。

通过Reflect支持简单类型的Demo

为要支持简单类型，我们只能使用空接口作为数组元素类型。这时候我们的程序逻辑应该是这样：如果这是一个简单类型，那么我们直接调用内置的"<"与">"进行比较；如果这不是一个简单类型，那么我们仍旧调用Lessthan方法：

type Comper interface{
    Lessthan (Comper) bool
}
type Sdata struct{
    data []interface{}
}

func (t *Sdata) Push (item interface{}){
    for _,v:=range t.data{
        if reflect.TypeOf(item).Implements(reflect.TypeOf(new(Comper)).Elem()) {
            citem:=item.(Comper)
            cv:=v.(Comper)
            if citem.Lessthan(cv) {
                //要执行的操作
                break
            }
        }else{
            x,v:=reflect.ValueOf(item),reflect.ValueOf(v)
            switch x.Kind() {
            case reflect.Int:
            case reflect.Int8:
            case reflect.Int16:
                /*...*/
                //x, y:=x.Int(), y.Int()
                /*...*/
                break
            case reflect.Uint:
                /*...*/
            }
        }
    }
}

利用reflect判断item的类型：reflect.TypeOf(item).Implements(reflect.TypeOf(new(comper)).Elem())，即item类型是否实现了comper接口类型。TypeOf(new(comper))是一个指针ptr，Elem()将指针转为值。如果该函数返回值为true，则可将item和v从interface{}强制转为Comper接口，调用Lessthan(...)；当然你也可以使用类型断言，那种方式更简单也更常用，我在这儿只是尝试一下使用反射的方法：if v,ok:=item.(comper); ok{...}
不能直接对value类型进行大小比较：value类型不能通过">"与"<"直接比较大小，即使我们知道他是简单类型。作者还没有找到简单的方法能直接转化值为简单类型并比较，因此采用了枚举的方法。若有更简便的方法，也请告知。
如果使用实例指针实现接口：这是一个比较难以发现的问题，涉及到golang的类型系统。也就是说，如果我们实现Lessthen的方法是这样func (t*Myint) Lessthan (x Comper) bool，那么很有可能你的断言item类型就要失败了。我们可以看一下此时item的类型：

fmt.Println(reflect.TypeOf(t.data[0]))  //main.XXX

这不是我们期待的，因为我们知道只有*T类型的方法集才是S和*S，而T类型的方法集只有S。很明显，main.XXX的方法集里不包括Lessthan方法，只有*main.XXX才包括。所以正确的使用方法是，在最初赋值的时候就赋值给指针类型：

mi := Myint(i)
mydata.Push(&mi)

多接口分层Demo

空接口其实只是一个特殊用例，我们将其推广后即可发现，我们可以定义多个接口，声明多种方法，实体实现了若干种方法便有权限调用若干函数：
例如我们可以赋予读取权限，写入权限与删除权限，来对应不同需求：

type Reader interface {
    Read () interface{}
}
type Writer interface {
    Write (Writer)
}
type ReadWriter interface {
    Reader
    Writer
}
type Remover interface {
    Remove ()
}

type Sdata struct {
    data []interface{}
}

func (t *Sdata)Get(i int)interface{}{
    if len(t.data) == 0{return nil}
    if reflect.TypeOf(t.data[0]).Implements(reflect.TypeOf(new(Reader)).Elem()) == true{
        return t.data[i].(Reader).Read()
    }
}

func (t *Sdata)Modify(i int, w Writer){
    // if reflect.TypeOf(t.data[0]).Implements(reflect.TypeOf(new(ReadWriter)).Elem()) == true
    if _,ok:=t.data[0].(ReadWriter);ok{
        t.data[i].(Writer).Write(w)
    }
}
//......

自定义Myint类型并实现Reader，Writer接口：

type Readint int
func (t Readint) Read() interface{}{
    return int(t)
}
//---------------------------------------------
type Myint int
func (t Myint) Read() interface{}{
    return int(t)
}
func (t *Myint) Write(w Writer){
    *t = *w.(*Myint)
    return
}

func main() {
    mydata := Sdata{make([]interface{}, 1)}
    var u,v Myint = 5,6
    mydata.data[0] = &u
    fmt.Println("Myint is ", mydata.Get(0))
    mydata.Modify(0,&v)
    fmt.Println("Myint is ", mydata.Get(0))

    var ru Readint = 100
    readdata := Sdata{make([]interface{}, 1)}
    readdata.data[0] = &ru
    fmt.Println("Readint is ", readdata.Get(0))
    //var rv Readint = 101
    readdata.Modify(0,&v)  //事实上，如果传递rv则编译根本不会通过。
    fmt.Println("Readint is ", readdata.Get(0))
}

运行结果：

Myint is  5
Myint is  6
Readint is  100
Readint is  100

说明：如果因为认为上述代码传递&rv根本不会通过编译而不去作类型检查，这是不可取的。因为对于空接口interface{}而言，无所谓实体的类型，只在乎是否实现方法，因此传递&v是合情合理的。另外，因为该Demo是一个简易版本，所以判断权限部分仅仅根据判断第0个元素的权限。事实上，判断权限应该在初始化时完成并将其存储在结构体变量中。

最后关于并发的问题，套用读写锁即可。过于简单不再通过Demo验证。