Go之interface的具體使用

淺顯地了解了一下 Go，發(fā)現(xiàn) Go 語法的設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)潔，易于理解。正應(yīng)了 Go 語言之父 Rob Pike 說的那句“Less is more”—— 大道至簡(jiǎn)。

下面就具體的語法特性說說我自己的體會(huì)。

interface

概覽

與通常以類型層次與繼承為根基的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)（OOP）語言（如C++、Java）不同，Go 的核心思想就是組合（composition）。Go 進(jìn)一步解耦了對(duì)象與操作，實(shí)現(xiàn)了真正的鴨子類型（Duck typing）：一個(gè)對(duì)象如果能嘎嘎叫那就能當(dāng)做鴨子，而不是像 C++ 或 Java 那樣需要類型系統(tǒng)去保證：一個(gè)對(duì)象先得是只鴨子，然后才能嘎嘎叫。

type Duck interface {
  Quack()
}

type Animal struct {
  name string
}

func (animal Animal) Quack() {
  fmt.Println(animal.name, ": Quack! Quack! Like a duck!")
}

func main() {
  unknownAnimal := Animal{name: "Unknown"}

  var equivalent Duck
  equivalent = unknownAnimal
  equivalent.Quack()
}

運(yùn)行上面的代碼輸出：

Unknown : Quack! Quack! Like a duck!

下面用 Java 語言來實(shí)現(xiàn)：

interface Duck {
  void Quack();
}

class SomeAnimal implements Duck {
  String name;

  public SomeAnimal(String name) {
    this.name = name;
  }

  public void Quack() {
    System.out.println(name + ": Quack! Quack! I am a duck!");
  }
}

public class Test {
  public static void main(String []args){
    SomeAnimal unknownAnimal = new SomeAnimal("Unknown");
    Duck equivalent = unknownAnimal;
    equivalent.Quack();
  }
}

兩相比較就能看出：Go 將對(duì)象與對(duì)其的操作（方法或函數(shù)）解耦得更徹底。Go 并不需要一個(gè)對(duì)象通過類型系統(tǒng)來保證實(shí)現(xiàn)了某個(gè)接口（is a），而只需要這個(gè)對(duì)象實(shí)現(xiàn)了某個(gè)接口的方法即可(like a)，而且類型聲明與方法聲明或?qū)崿F(xiàn)也是松耦合的形式。如果稍微轉(zhuǎn)換一下方法的實(shí)現(xiàn)方式：

func (animal Animal) Quack() {
  fmt.Println(animal.name, ": Quack! Quack! Like a duck!")
}

為：

func Quack(animal Animal) {
  fmt.Println(animal.name, ": Quack! Quack! Like a duck!")
}

是不是就和普通方法并無二致了？

在深入淺出 Cocoa 之消息一文中我曾分析過 Objective C 的消息調(diào)用過程：

Bird * aBird = [[Bird alloc] init];
[aBird fly];

中對(duì) fly 的調(diào)用，編譯器通過插入一些代碼，將之轉(zhuǎn)換為對(duì)方法具體實(shí)現(xiàn) IMP 的調(diào)用，這個(gè) IMP 是通過在 Bird 的類結(jié)構(gòu)中的方法鏈表中查找名稱為 fly 的選擇子 SEL 對(duì)應(yīng)的具體方法實(shí)現(xiàn)找到的，編譯器會(huì)將消息調(diào)用轉(zhuǎn)換為對(duì)消息函數(shù) objc_msgSend的調(diào)用：

objc_msgSend(aBird, @selector(fly));

無論是 Objective C 的消息機(jī)制還是 Qt 中的 Signal/Slot 機(jī)制，可以說都是在嘗試將對(duì)象本身（數(shù)據(jù)）與對(duì)對(duì)象的操作（消息）解耦，但 Go 將這個(gè)工作在語言層面做得更加徹底，這樣不僅避免多重繼承問題，還體現(xiàn)出面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中最要緊的事情：對(duì)象間的消息傳遞。

實(shí)現(xiàn)

interface 實(shí)際上就是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，包含兩個(gè)成員。其中一個(gè)成員是指向具體數(shù)據(jù)的指針，另一個(gè)成員中包含了類型信息?？战涌诤蛶Х椒ǖ慕涌诼杂胁煌?，下面分別是空接口和帶方法的接口是使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

struct Eface
{
  Type*  type;
  void*  data;
};
struct Iface
{
  Itab*  tab;
  void*  data;
};

struct Itab
{
  InterfaceType*  inter;
  Type*  type;
  Itab*  link;
  int32  bad;
  int32  unused;
  void  (*fun[])(void);
};

struct Type
{
  uintptr size;
  uint32 hash;
  uint8 _unused;
  uint8 align;
  uint8 fieldAlign;
  uint8 kind;
  Alg *alg;
  void *gc;
  String *string;
  UncommonType *x;
  Type *ptrto;
};

先看Eface，它是interface{}底層使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)域中包含了一個(gè)void*指針，和一個(gè)類型結(jié)構(gòu)體的指針。interface{}扮演的角色跟C語言中的void*是差不多的，Go中的任何對(duì)象都可以表示為interface{}。不同之處在于，interface{}中有類型信息，于是可以實(shí)現(xiàn)反射。

不同類型數(shù)據(jù)的類型信息結(jié)構(gòu)體并不完全一致，Type是類型信息結(jié)構(gòu)體中公共的部分，其中size描述類型的大小，UncommonType是指向一個(gè)函數(shù)指針的數(shù)組，收集了這個(gè)類型的具體實(shí)現(xiàn)的所有方法。

在reflect包中有個(gè)KindOf函數(shù)，返回一個(gè)interface{}的Type，其實(shí)該函數(shù)就是簡(jiǎn)單的取Eface中的Type域。

Iface和Eface略有不同，它是帶方法的interface底層使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。data域同樣是指向原始數(shù)據(jù)的，Itab中不僅存儲(chǔ)了Type信息，而且還多了一個(gè)方法表fun[]。一個(gè)Iface中的具體類型中實(shí)現(xiàn)的方法會(huì)被拷貝到Itab的fun數(shù)組中。

Type的UncommonType中有一個(gè)方法表，某個(gè)具體類型實(shí)現(xiàn)的所有方法都會(huì)被收集到這張表中。reflect包中的Method和MethodByName方法都是通過查詢這張表實(shí)現(xiàn)的。表中的每一項(xiàng)是一個(gè)Method，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

struct Method
{
  String *name;
  String *pkgPath;
  Type  *mtyp;
  Type *typ;
  void (*ifn)(void);
  void (*tfn)(void);
};

Iface的Itab的InterfaceType中也有一張方法表，這張方法表中是接口所聲明的方法。其中每一項(xiàng)是一個(gè)IMethod，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

struct IMethod
{
  String *name;
  String *pkgPath;
  Type *type;
};

 跟上面的Method結(jié)構(gòu)體對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，這里是只有聲明沒有實(shí)現(xiàn)的。

Iface中的Itab的func域也是一張方法表，這張表中的每一項(xiàng)就是一個(gè)函數(shù)指針，也就是只有實(shí)現(xiàn)沒有聲明。

類型轉(zhuǎn)換時(shí)的檢測(cè)就是看Type中的方法表是否包含了InterfaceType的方法表中的所有方法，并把Type方法表中的實(shí)現(xiàn)部分拷到Itab的func那張表中。

注意事項(xiàng)

一個(gè)interface在沒有進(jìn)行初始化時(shí)，對(duì)應(yīng)的值是nil。也就是說：

var v interface{}

此時(shí)v就是一個(gè)nil。在底層存儲(chǔ)上，它是一個(gè)空指針。

與之不同的情況

var obj *T
var v interface{}
v = obj

此時(shí)v是一個(gè)interface，它的值是nil，也就是說其data域?yàn)榭?，但它自身不為nil。

下面來看個(gè)例子就明白了：
Go語言中的error類型實(shí)際上是抽象了Error()方法的error接口：

type error interface {
  Error() string
}

有如下代碼：

type Error struct {
  errCode uint8
}

func (e *Error) Error() string {
  switch e.errCode {
  default:
    return "unknown error"
  }
}

func test_checkError() {
  var e *Error
  if e == nil {
    fmt.Println("e is nil")
  } else {
    fmt.Println("e is not nil")
  }

  var err error
  err = e

  if err == nil {
    fmt.Println("err is nil")
  } else {
    fmt.Println("err is not nil")
  }
}

運(yùn)行test_checkError()輸出：

e is nil
err is not nil

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。