Go 专栏|接口 interface

原文链接: Go 专栏|接口 interface

Duck Typing,鸭子类型,在维基百科里是这样定义的:

If it looks like a duck, swims like a duck, and quacks like a duck, then it probably is a duck.

翻译过来就是:如果某个东西长得像鸭子,游泳像鸭子,嘎嘎叫像鸭子,那它就可以被看成是一只鸭子。

它是动态编程语言的一种对象推断策略,它更关注对象能做什么,而不是对象的类型本身。

例如:在动态语言 Python 中,定义一个这样的函数:

def hello_world(duck):
    duck.say_hello()

当调用此函数的时候,可以传入任意类型,只要它实现了 say_hello() 就可以。如果没实现,运行过程中会出现错误。

Go 语言作为一门静态语言,它通过接口的方式完美支持鸭子类型。

接口类型

之前介绍的类型都是具体类型,而接口是一种抽象类型,是多个方法声明的集合。在 Go 中,只要目标类型实现了接口要求的所有方法,我们就说它实现了这个接口。

先来看一个例子:

package main

import "fmt"

// 定义接口,包含 Eat 方法
type Duck interface {
    Eat()
}

// 定义 Cat 结构体,并实现 Eat 方法
type Cat struct{}

func (c *Cat) Eat() {
    fmt.Println("cat eat")
}

// 定义 Dog 结构体,并实现 Eat 方法
type Dog struct{}

func (d *Dog) Eat() {
    fmt.Println("dog eat")
}

func main() {
    var c Duck = &Cat{}
    c.Eat()

    var d Duck = &Dog{}
    d.Eat()

    s := []Duck{
        &Cat{},
        &Dog{},
    }
    for _, n := range s {
        n.Eat()
    }
}

使用 type 关键词定义接口:

type Duck interface {
    Eat()
}

接口包含了一个 Eat() 方法,然后定义两个结构体类型 CatDog,分别实现了 Eat 方法。

// 定义 Cat 结构体,并实现 Eat 方法
type Cat struct{}

func (c *Cat) Eat() {
    fmt.Println("cat eat")
}

// 定义 Dog 结构体,并实现 Eat 方法
type Dog struct{}

func (d *Dog) Eat() {
    fmt.Println("dog eat")
}

遍历接口切片,通过接口类型可以直接调用对应方法:

s := []Duck{
    &Cat{},
    &Dog{},
}
for _, n := range s {
    n.Eat()
}

// 输出
// cat eat
// dog eat

接口赋值

接口赋值分两种情况:

  1. 将对象实例赋值给接口
  2. 将一个接口赋值给另一个接口

下面来分别说说:

将对象实例赋值给接口

还是用上面的例子,因为 Cat 实现了 Eat 接口,所以可以直接将 Cat 实例赋值给接口。

var c Duck = &Cat{}
c.Eat()

在这里一定要传结构体指针,如果直接传结构体会报错:

var c Duck = Cat{}
c.Eat()
# command-line-arguments
./09_interface.go:25:6: cannot use Cat{} (type Cat) as type Duck in assignment:
    Cat does not implement Duck (Eat method has pointer receiver)

但是如果反过来呢?比如使用结构体来实现接口,使用结构体指针来赋值:

// 定义 Cat 结构体,并实现 Eat 方法
type Cat struct{}

func (c Cat) Eat() {
    fmt.Println("cat eat")
}

var c Duck = &Cat{}
c.Eat() // cat eat

没有问题,可以正常执行。

将一个接口赋值给另一个接口

还是上面的例子,可以直接将 c 的值直接赋值给 d

var c Duck = &Cat{}
c.Eat()

var d Duck = c
d.Eat()

再来,我再定义一个接口 Duck1,这个接口包含两个方法 EatWalk,然后结构体 Dog 实现两个方法,但是 Cat 只实现 Eat 方法。

type Duck1 interface {
    Eat()
    Walk()
}

// 定义 Dog 结构体,并实现 Eat 方法
type Dog struct{}

func (d *Dog) Eat() {
    fmt.Println("dog eat")
}

func (d *Dog) Walk() {
    fmt.Println("dog walk")
}

那么在赋值时,使用 Duck1 赋值给 Duck 是可以的,反过来就会报错。

var c1 Duck1 = &Dog{}
var c2 Duck = c1
c2.Eat()

所以,已经初始化的接口变量 c1 直接赋值给另一个接口变量 c2,要求 c2 的方法集是 c1 的方法集的子集。

空接口

具有 0 个方法的接口称为空接口,它表示为 interface {}。由于空接口有 0 个方法,所以所有类型都实现了空接口。

func main() {
    // interface 形参
    s1 := "Hello World"
    i := 50
    strt := struct {
        name string
    }{
        name: "AlwaysBeta",
    }
    test(s1)
    test(i)
    test(strt)
}

func test(i interface{}) {
    fmt.Printf("Type = %T, value = %v\n", i, i)
}

类型断言

类型断言是作用在接口值上的操作,语法如下:

x.(T)

其中 x 是接口类型的表达式,T 是断言类型。

作用是判断操作数的动态类型是否满足指定的断言类型。

有两种情况:

  1. T 是具体类型
  2. T 是接口类型

下面来分别举例说明:

具体类型

类型断言会检查 x 的动态类型是否为 T,如果是,则输出 x 的值;如果不是,程序直接 panic

func main() {
    // 类型断言
    var n interface{} = 55
    assert(n) // 55
    var n1 interface{} = "hello"
    assert(n1) // panic: interface conversion: interface {} is string, not int
}

func assert(i interface{}) {
    s := i.(int)
    fmt.Println(s)
}

接口类型

类型断言会检查 x 的动态类型是否满足接口类型 T,如果满足,则输出 x 的值,这个值可能是绑定实例的副本,也可能是指针的副本;如果不满足,程序直接 panic

func main() {
    // 类型断言
    assertInterface(c) // &{}
}

func assertInterface(i interface{}) {
    s := i.(Duck)
    fmt.Println(s)
}

如果有两个接收值,那么断言不会在失败时崩溃,而是会多返回一个布尔值,一般命名为 ok,来表示断言是否成功。

func main() {
    // 类型断言
    var n1 interface{} = "hello"
    assertFlag(n1)
}

func assertFlag(i interface{}) {
    if s, ok := i.(int); ok {
        fmt.Println(s)
    }
}

类型查询

语法类似类型断言,只需将 T 直接用关键词 type 替代。

作用主要有两个:

  1. 查询一个接口变量绑定的底层变量类型
  2. 查询一个接口变量的底层变量是否还实现了其他接口
func main() {
    // 类型查询
    SearchType(50)         // Int: 50
    SearchType("zhangsan") // String: zhangsan
    SearchType(c)          // dog eat
    SearchType(50.1)       // Unknown type
}

func SearchType(i interface{}) {
    switch v := i.(type) {
    case string:
        fmt.Printf("String: %s\n", i.(string))
    case int:
        fmt.Printf("Int: %d\n", i.(int))
    case Duck:
        v.Eat()
    default:
        fmt.Printf("Unknown type\n")
    }
}

总结

本文从鸭子类型引出 Go 的接口,然后用一个例子简单展示了接口类型的用法,接着又介绍了接口赋值,空接口,类型断言和类型查询。

相信通过本篇文章大家能对接口有了整体的概念,并掌握了基本用法。


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