深入了解Go接口
如果说goroutine和channel是Go并发的两大基石,那么接口是Go语言编程中数据类型的关键。在Go语言的实际编程中,几乎所有的数据结构都围绕接口展开,接口是Go语言中所有数据结构的核心。
Go语言中的接口是一些方法的集合(method set),它指定了对象的行为:如果它(任何数据类型)可以做这些事情,那么它就可以在这里使用。
type Reader interface {
Read(p []byte) (n int, err error)
}
type Writer interface {
Write(p []byte) (n int, err error)
}
type Closer interface {
Close() error
}
type Seeker interface {
Seek(offset int64, whence int) (int64, error)
}
上面的代码定义了4个接口。
假设我们在另一个地方中定义了下面这个结构体:
type File struct { // ...
}
func (f *File) Read(buf []byte) (n int, err error)
func (f *File) Write(buf []byte) (n int, err error)
func (f *File) Seek(off int64, whence int) (pos int64, err error) func (f *File) Close() error
我们在实现File的时候,可能并不知道上面4个接口的存在,但不管怎样,File实现了上面所有的4个接口。我们可以将File对象赋值给上面任何一个接口。
var file1 Reader = new(File)
var file2 Writer = new(File)
var file3 Closer = new(File)
var file4 Seeker = new(File)
因为File可以做这些事情,所以,File就可以在这里使用。File在实现的时候,并不需要指定实现了哪个接口,它甚至根本不知道这4个接口的存在。这种“松耦合”的做法完全不同于传统的面向对象编程。
实际上,上面4个接口来自标准库中的io package。
接口赋值
我们可以将一个实现接口的对象实例赋值给接口,也可以将另外一个接口赋值给接口。
(1)通过对象实例赋值
将一个对象实例赋值给一个接口之前,要保证该对象实现了接口的所有方法。考虑如下示例:
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
// 定义接口
type LessAdder interface {
Less(b Integer) bool
Add(b Integer)
}
// int 类型的别名 Integer
type Integer int
func (a Integer) Less(b Integer) bool {
return a < b
}
func (a *Integer) Add(b Integer) {
*a += b
}
func main() {
var a Integer = 1
var b1 LessAdder = &a //OK
fmt.Println(reflect.TypeOf(b1)) //*main.Integer
var b2 LessAdder = a //not OK
fmt.Println(reflect.TypeOf(b2))
}
b2的赋值会报编译错误,
cannot use a (type Integer) as type LessAdder in assignment:
Integer does not implement LessAdder (Add method has pointer receiver)
为什么呢?
The method set of any other named type T consists of all methods with receiver type T. The method set of the corresponding pointer type T is the set of all methods with receiver T or T (that is, it also contains the method set of T).
也就是说*Integer实现了接口LessAdder的所有方法,而Integer只实现了Less方法,所以不能赋值。
(2)通过接口赋值
var r io.Reader = new(os.File)
var rw io.ReadWriter = r //not ok
var rw2 io.ReadWriter = new(os.File)
var r2 io.Reader = rw2 //ok
因为r没有Write方法,所以不能赋值给rw。
空接口(empty interface)
空接口比较特殊,它不包含任何方法:
interface{}
在Go语言中,所有其它数据类型都实现了空接口。
var v1 interface{} = 1
var v2 interface{} = "abc"
var v3 interface{} = struct{ X int }{1}
如果函数打算接收任何数据类型,则可以将参考声明为interface{}。最典型的例子就是标准库fmt包中的Print和Fprint系列的函数:
func Fprint(w io.Writer, a ...interface{}) (n int, err error)
func Fprintf(w io.Writer, format string, a ...interface{})
func Fprintln(w io.Writer, a ...interface{})
func Print(a ...interface{}) (n int, err error)
func Printf(format string, a ...interface{})
func Println(a ...interface{}) (n int, err error)
注意,[]T不能直接赋值给[]interface{}
t := []int{1, 2, 3, 4}
var s []interface{} = t
编译时会输出下面的错误:
cannot use t (type []int) as type []interface {} in assignment
我们必须通过下面这种方式:
t := []int{1, 2, 3, 4}
s := make([]interface{}, len(t))
for i, v := range t {
s[i] = v
}
Type switch与Type assertions
在Go语言中,我们可以使用type switch语句查询接口变量的真实数据类型,语法如下:
switch x.(type) {
// cases
}
x必须是接口类型。来看一个详细的示例:
package main
import "fmt"
type Stringer interface {
String() string
}
func extractStr(value interface{}) string {
switch str := value.(type) {
case string:
return str //type of str is string
case Stringer: //type of str is Stringer
return str.String()
default:
return ""
}
}
func main() {
var str string = "hello world"
res := extractStr(str)
fmt.Println(res)
}
语句switch中的value必须是接口类型,变量str的类型为转换后的类型。
If the switch declares a variable in the expression, the variable will have the corresponding type in each clause. It's also idiomatic to reuse the name in such cases, in effect declaring a new variable with the same name but a different type in each case.
如果我们只关心一种类型该如何做?如果我们知道值为一个string,只是想将它抽取出来该如何做?只有一个case的类型switch是可以的,不过也可以用类型断言(type assertions)。类型断言接受一个接口值,从中抽取出显式指定类型的值。其语法借鉴了类型switch子句,不过是使用了显式的类型,而不是type关键字,如下:
x.(T)
同样,x必须是接口类型。
str := value.(string)
上面的转换有一个问题,如果该值不包含一个字符串,则程序会产生一个运行时错误。为了避免这个问题,可以使用“comma, ok”的习惯用法来安全地测试值是否为一个字符串:
str, ok := value.(string)
if ok {
fmt.Printf("string value is: %q\n", str)
} else {
fmt.Println("value is not a string")
}
如果类型断言失败,则str将依然存在,并且类型为字符串,不过其为零值,即一个空字符串。
我们可以使用类型断言来实现type switch的中例子:
if str, ok := value.(string); ok {
return str
} else if str, ok := value.(Stringer); ok {
return str.String()
}
这种做法没有多大实用价值。
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