11.1 接口是什么

Go 语言不是一种 *“传统”* 的面向对象编程语言：它里面没有类和继承的概念。 但是 Go 语言里有非常灵活的 **接口** 概念，通过它可以实现很多面向对象的特性。接口提供了一种方式来 **说明** 对象的行为：如果谁能搞定这件事，它就可以用在这儿。 接口定义了一组方法（方法集），但是这些方法不包含（实现）代码：它们没有被实现（它们是抽象的）。接口里也不能包含变量。 通过如下格式定义接口： ~~~ type Namer interface { Method1(param_list) return_type Method2(param_list) return_type ... } ~~~ 上面的 `Namer` 是一个 **接口类型**。 （按照约定，只包含一个方法的）接口的名字由方法名加 `[e]r` 后缀组成，例如`Printer`、`Reader`、`Writer`、`Logger`、`Converter` 等等。还有一些不常用的方式（当后缀 `er` 不合适时），比如`Recoverable`，此时接口名以 `able` 结尾，或者以 `I` 开头（像 `.NET` 或 `Java` 中那样）。 Go 语言中的接口都很简短，通常它们会包含 0 个、最多 3 个方法。 不像大多数面向对象编程语言，在 Go 语言中接口可以有值，一个接口类型的变量或一个 **接口值** ：`var ai Namer`，`ai`是一个多字（multiword）数据结构，它的值是 `nil`。它本质上是一个指针，虽然不完全是一回事。指向接口值的指针是非法的，它们不仅一点用也没有，还会导致代码错误。 [](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/images/11.1_fig11.1.jpg?raw=true) 此处的方法指针表是通过运行时反射能力构建的。 类型（比如结构体）实现接口方法集中的方法，每一个方法的实现说明了此方法是如何作用于该类型的：**即实现接口**，同时方法集也构成了该类型的接口。实现了 `Namer` 接口类型的变量可以赋值给 `ai` （接收者值），此时方法表中的指针会指向被实现的接口方法。当然如果另一个类型（也实现了该接口）的变量被赋值给 `ai`，这二者（译者注：指针和方法实现）也会随之改变。 **类型不需要显式声明它实现了某个接口：接口被隐式地实现。多个类型可以实现同一个接口**。 **实现某个接口的类型（除了实现接口方法外）可以有其他的方法**。 **一个类型可以实现多个接口**。 **接口类型可以包含一个实例的引用， 该实例的类型实现了此接口（接口是动态类型）**。 即使接口在类型之后才定义，二者处于不同的包中，被单独编译：只要类型实现了接口中的方法，它就实现了此接口。 所有这些特性使得接口具有很大的灵活性。 第一个例子： 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()) } ~~~ 输出： ~~~ The square has area: 25.000000 ~~~ 上面的程序定义了一个结构体 `Square` 和一个接口 `Shaper`，接口有一个方法 `Area()`。 在 `main()` 方法中创建了一个 `Square` 的实例。在主程序外边定义了一个接收者类型是 `Square` 方法的 `Area()`，用来计算正方形的面积：结构体 `Square` 实现了接口 `Shaper` 。 所以可以将一个 `Square` 类型的变量赋值给一个接口类型的变量：`areaIntf = sq1` 。 现在接口变量包含一个指向 `Square` 变量的引用，通过它可以调用 `Square` 上的方法 `Area()`。当然也可以直接在`Square` 的实例上调用此方法，但是在接口实例上调用此方法更令人兴奋，它使此方法更具有一般性。接口变量里包含了接收者实例的值和指向对应方法表的指针。 这是 **多态** 的 Go 版本，多态是面向对象编程中一个广为人知的概念：根据当前的类型选择正确的方法，或者说：同一种类型在不同的实例上似乎表现出不同的行为。 如果 `Square` 没有实现 `Area()` 方法，编译器将会给出清晰的错误信息： ~~~ cannot use sq1 (type *Square) as type Shaper in assignment: *Square does not implement Shaper (missing Area method) ~~~ 如果 `Shaper` 有另外一个方法 `Perimeter()`，但是`Square` 没有实现它，即使没有人在 `Square` 实例上调用这个方法，编译器也会给出上面同样的错误。 扩展一下上面的例子，类型 `Rectangle` 也实现了 `Shaper` 接口。接着创建一个 `Shaper` 类型的数组，迭代它的每一个元素并在上面调用 `Area()` 方法，以此来展示多态行为： 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()) } } ~~~ 输出： ~~~ Looping through shapes for area ... Shape details: {5 3} Area of this shape is: 15 Shape details: &{5} Area of this shape is: 25 ~~~ 在调用 `shapes[n].Area())` 这个时，只知道 `shapes[n]` 是一个 `Shaper` 对象，最后它摇身一变成为了一个 `Square` 或`Rectangle` 对象，并且表现出了相对应的行为。 也许从现在开始你将看到通过接口如何产生 **更干净**、**更简单** 及 **更具有扩展性** 的代码。在 11.12.3 中将看到在开发中为类型添加新的接口是多么的容易。 下面是一个更具体的例子：有两个类型 `stockPosition` 和 `car`，它们都有一个 `getValue()` 方法，我们可以定义一个具有此方法的接口 `valuable`。接着定义一个使用 `valuable` 类型作为参数的函数 `showValue()`，所有实现了 `valuable`接口的类型都可以用这个函数。 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) } ~~~ 输出： ~~~ Value of the asset is 2308.800049 Value of the asset is 66500.000000 ~~~ **一个标准库的例子** `io` 包里有一个接口类型 `Reader`: ~~~ type Reader interface { Read(p []byte) (n int, err error) } ~~~ 定义变量 `r`：`var r io.Reader` 那么就可以写如下的代码： ~~~ 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` 右边的类型都实现了 `Read()` 方法，并且有相同的方法签名，`r` 的静态类型是 `io.Reader`。 **备注** 有的时候，也会以一种稍微不同的方式来使用接口这个词：从某个类型的角度来看，它的接口指的是：它的所有导出方法，只不过没有显式地为这些导出方法额外定一个接口而已。 **练习 11.1** simple_interface.go： 定义一个接口 `Simpler`，它有一个 `Get()` 方法和一个 `Set()`，`Get()`返回一个整型值，`Set()` 有一个整型参数。创建一个结构体类型 `Simple` 实现这个接口。 接着定一个函数，它有一个 `Simpler` 类型的参数，调用参数的 `Get()` 和 `Set()` 方法。在 `main` 函数里调用这个函数，看看它是否可以正确运行。 **练习 11.2** interfaces_poly2.go： a) 扩展 interfaces_poly.go 中的例子，添加一个 `Circle` 类型 b) 使用一个抽象类型 `Shape`（没有字段） 实现同样的功能，它实现接口 `Shaper`，然后在其他类型里内嵌此类型。扩展 10.6.5 中的例子来说明覆写。