?# 11.1 接口是什么

?# 11.1 接口是什么

Go 語(yǔ)言不是一種 “傳統(tǒng)” 的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言：它里面沒(méi)有類和繼承的概念。

但是 Go 語(yǔ)言里有非常靈活的 接口 概念，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)很多面向?qū)ο蟮奶匦?。接口提供了一種方式來(lái) 說(shuō)明 對(duì)象的行為：如果誰(shuí)能搞定這件事，它就可以用在這兒。

接口定義了一組方法（方法集），但是這些方法不包含（實(shí)現(xiàn)）代碼：它們沒(méi)有被實(shí)現(xiàn)（它們是抽象的）。接口里也不能包含變量。

通過(guò)如下格式定義接口：

type Namer interface {
    Method1(param_list) return_type
    Method2(param_list) return_type
    ...
}

上面的 Namer 是一個(gè) 接口類型。

（按照約定，只包含一個(gè)方法的）接口的名字由方法名加 [e]r 后綴組成，例如 Printer、Reader、Writer、Logger、Converter 等等。還有一些不常用的方式（當(dāng)后綴 er 不合適時(shí)），比如 Recoverable，此時(shí)接口名以 able 結(jié)尾，或者以 I 開(kāi)頭（像 .NET 或 Java 中那樣）。

Go 語(yǔ)言中的接口都很簡(jiǎn)短，通常它們會(huì)包含 0 個(gè)、最多 3 個(gè)方法。

不像大多數(shù)面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，在 Go 語(yǔ)言中接口可以有值，一個(gè)接口類型的變量或一個(gè) 接口值 ：var ai Namer，ai 是一個(gè)多字（multiword）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它的值是 nil。它本質(zhì)上是一個(gè)指針，雖然不完全是一回事。指向接口值的指針是非法的，它們不僅一點(diǎn)用也沒(méi)有，還會(huì)導(dǎo)致代碼錯(cuò)誤。

此處的方法指針表是通過(guò)運(yùn)行時(shí)反射能力構(gòu)建的。

類型（比如結(jié)構(gòu)體）實(shí)現(xiàn)接口方法集中的方法，每一個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)說(shuō)明了此方法是如何作用于該類型的：即實(shí)現(xiàn)接口，同時(shí)方法集也構(gòu)成了該類型的接口。實(shí)現(xiàn)了 Namer 接口類型的變量可以賦值給 ai （接收者值），此時(shí)方法表中的指針會(huì)指向被實(shí)現(xiàn)的接口方法。當(dāng)然如果另一個(gè)類型（也實(shí)現(xiàn)了該接口）的變量被賦值給 ai，這二者（譯者注：指針和方法實(shí)現(xiàn)）也會(huì)隨之改變。

類型不需要顯式聲明它實(shí)現(xiàn)了某個(gè)接口：接口被隱式地實(shí)現(xiàn)。多個(gè)類型可以實(shí)現(xiàn)同一個(gè)接口。

實(shí)現(xiàn)某個(gè)接口的類型（除了實(shí)現(xiàn)接口方法外）可以有其他的方法。

一個(gè)類型可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。

接口類型可以包含一個(gè)實(shí)例的引用， 該實(shí)例的類型實(shí)現(xiàn)了此接口（接口是動(dòng)態(tài)類型）。

即使接口在類型之后才定義，二者處于不同的包中，被單獨(dú)編譯：只要類型實(shí)現(xiàn)了接口中的方法，它就實(shí)現(xiàn)了此接口。

所有這些特性使得接口具有很大的靈活性。

第一個(gè)例子：

示例 11.1 interfaces.go：

package main

import "fmt"

type Shaper interface {
    Area() float32
}

type Square struct {
    side float32
}

func (sq *Square) Area() float32 {
    return sq.side * sq.side
}

func main() {
    sq1 := new(Square)
    sq1.side = 5

    var areaIntf Shaper
    areaIntf = sq1
    // shorter,without separate declaration:
    // areaIntf := Shaper(sq1)
    // or even:
    // areaIntf := sq1
    fmt.Printf("The square has area: %f\n", areaIntf.Area())
}

輸出：

The square has area: 25.000000

上面的程序定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體 Square 和一個(gè)接口 Shaper，接口有一個(gè)方法 Area()。

在 main() 方法中創(chuàng)建了一個(gè) Square 的實(shí)例。在主程序外邊定義了一個(gè)接收者類型是 Square 方法的 Area()，用來(lái)計(jì)算正方形的面積：結(jié)構(gòu)體 Square 實(shí)現(xiàn)了接口 Shaper 。

所以可以將一個(gè) Square 類型的變量賦值給一個(gè)接口類型的變量：areaIntf = sq1 。

現(xiàn)在接口變量包含一個(gè)指向 Square 變量的引用，通過(guò)它可以調(diào)用 Square 上的方法 Area()。當(dāng)然也可以直接在 Square 的實(shí)例上調(diào)用此方法，但是在接口實(shí)例上調(diào)用此方法更令人興奮，它使此方法更具有一般性。接口變量里包含了接收者實(shí)例的值和指向?qū)?yīng)方法表的指針。

這是 多態(tài) 的 Go 版本，多態(tài)是面向?qū)ο缶幊讨幸粋€(gè)廣為人知的概念：根據(jù)當(dāng)前的類型選擇正確的方法，或者說(shuō)：同一種類型在不同的實(shí)例上似乎表現(xiàn)出不同的行為。

如果 Square 沒(méi)有實(shí)現(xiàn) Area() 方法，編譯器將會(huì)給出清晰的錯(cuò)誤信息：

cannot use sq1 (type *Square) as type Shaper in assignment:
*Square does not implement Shaper (missing Area method)

如果 Shaper 有另外一個(gè)方法 Perimeter()，但是Square 沒(méi)有實(shí)現(xiàn)它，即使沒(méi)有人在 Square 實(shí)例上調(diào)用這個(gè)方法，編譯器也會(huì)給出上面同樣的錯(cuò)誤。

擴(kuò)展一下上面的例子，類型 Rectangle 也實(shí)現(xiàn)了 Shaper 接口。接著創(chuàng)建一個(gè) Shaper 類型的數(shù)組，迭代它的每一個(gè)元素并在上面調(diào)用 Area() 方法，以此來(lái)展示多態(tài)行為：

示例 11.2 interfaces_poly.go：

package main

import "fmt"

type Shaper interface {
    Area() float32
}

type Square struct {
    side float32
}

func (sq *Square) Area() float32 {
    return sq.side * sq.side
}

type Rectangle struct {
    length, width float32
}

func (r Rectangle) Area() float32 {
    return r.length * r.width
}

func main() {

    r := Rectangle{5, 3} // Area() of Rectangle needs a value
    q := &Square{5}      // Area() of Square needs a pointer
    // shapes := []Shaper{Shaper(r), Shaper(q)}
    // or shorter
    shapes := []Shaper{r, q}
    fmt.Println("Looping through shapes for area ...")
    for n, _ := range shapes {
        fmt.Println("Shape details: ", shapes[n])
        fmt.Println("Area of this shape is: ", shapes[n].Area())
    }
}

輸出：

Looping through shapes for area ...
Shape details:  {5 3}
Area of this shape is:  15
Shape details:  &{5}
Area of this shape is:  25

在調(diào)用 shapes[n].Area() 這個(gè)時(shí)，只知道 shapes[n] 是一個(gè) Shaper 對(duì)象，最后它搖身一變成為了一個(gè) Square 或 Rectangle 對(duì)象，并且表現(xiàn)出了相對(duì)應(yīng)的行為。

也許從現(xiàn)在開(kāi)始你將看到通過(guò)接口如何產(chǎn)生 更干凈、更簡(jiǎn)單 及 更具有擴(kuò)展性 的代碼。在 11.12.3 中將看到在開(kāi)發(fā)中為類型添加新的接口是多么的容易。

下面是一個(gè)更具體的例子：有兩個(gè)類型 stockPosition 和 car，它們都有一個(gè) getValue() 方法，我們可以定義一個(gè)具有此方法的接口 valuable。接著定義一個(gè)使用 valuable 類型作為參數(shù)的函數(shù) showValue()，所有實(shí)現(xiàn)了 valuable 接口的類型都可以用這個(gè)函數(shù)。

示例 11.3 valuable.go：

package main

import "fmt"

type stockPosition struct {
    ticker     string
    sharePrice float32
    count      float32
}

/* method to determine the value of a stock position */
func (s stockPosition) getValue() float32 {
    return s.sharePrice * s.count
}

type car struct {
    make  string
    model string
    price float32
}

/* method to determine the value of a car */
func (c car) getValue() float32 {
    return c.price
}

/* contract that defines different things that have value */
type valuable interface {
    getValue() float32
}

func showValue(asset valuable) {
    fmt.Printf("Value of the asset is %f\n", asset.getValue())
}

func main() {
    var o valuable = stockPosition{"GOOG", 577.20, 4}
    showValue(o)
    o = car{"BMW", "M3", 66500}
    showValue(o)
}

輸出：

Value of the asset is 2308.800049
Value of the asset is 66500.000000

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的例子

io 包里有一個(gè)接口類型 Reader:

type Reader interface {
    Read(p []byte) (n int, err error)
}

定義變量 r：var r io.Reader

那么就可以寫如下的代碼：

    var r io.Reader
    r = os.Stdin    // see 12.1
    r = bufio.NewReader(r)
    r = new(bytes.Buffer)
    f,_ := os.Open("test.txt")
    r = bufio.NewReader(f)

上面 r 右邊的類型都實(shí)現(xiàn)了 Read() 方法，并且有相同的方法簽名，r 的靜態(tài)類型是 io.Reader。

備注

有的時(shí)候，也會(huì)以一種稍微不同的方式來(lái)使用接口這個(gè)詞：從某個(gè)類型的角度來(lái)看，它的接口指的是：它的所有導(dǎo)出方法，只不過(guò)沒(méi)有顯式地為這些導(dǎo)出方法額外定一個(gè)接口而已。

練習(xí) 11.1 simple_interface.go：

定義一個(gè)接口 Simpler，它有一個(gè) Get() 方法和一個(gè) Set()，Get()返回一個(gè)整型值，Set() 有一個(gè)整型參數(shù)。創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型 Simple 實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。

接著定一個(gè)函數(shù)，它有一個(gè) Simpler 類型的參數(shù)，調(diào)用參數(shù)的 Get() 和 Set() 方法。在 main 函數(shù)里調(diào)用這個(gè)函數(shù)，看看它是否可以正確運(yùn)行。

練習(xí) 11.2 interfaces_poly2.go：

a) 擴(kuò)展 interfaces_poly.go 中的例子，添加一個(gè) Circle 類型

b) 使用一個(gè)抽象類型 Shape（沒(méi)有字段） 實(shí)現(xiàn)同樣的功能，它實(shí)現(xiàn)接口 Shaper，然后在其他類型里內(nèi)嵌此類型。擴(kuò)展 10.6.5 中的例子來(lái)說(shuō)明覆寫。

鏈接

• 目錄
• 上一節(jié)：接口（Interfaces）與反射（reflection）
• 下一節(jié)：接口嵌套接口