golang的接口有啥用

在golang中，接口是一種類型，是用來將對方法進行一個收束，其作用是：1、作為方法的收束器，進行面向對象設計；2、作為各種數據的承載者，可以用來接收函數參數等。接口的定義語法“type 接口類型名 interface{方法名( 參數列表1 ) 返回值列表}”；當方法名首字母是大寫且這個接口類型名首字母也是大寫時，這個方法可以被接口所在的包（package）之外的代碼訪問。

本教程操作環境：windows7系統、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

一、接口（interface）是什么

interface是一組method簽名的組合，我們通過interface來定義對象的一組行為。

(注意method 和普通func的區別)

Interface是一種類型，和往常語言的接口不一樣，它只是用來將對方法進行一個收束。然而正是這種收束，使GO語言擁有了基于功能的面向對象。

接口的主要功能：

1.作為方法的收束器，進行面向對象設計。

2.作為各種數據的承載者，可以用來接收函數參數等。

這也是，GO語言提倡面向接口編程。

二、接口的定義使用

2.1定義

類似結構體

type 接口類型名 interface{     方法名1( 參數列表1 ) 返回值列表1     方法名2( 參數列表2 ) 返回值列表2     … }

當然這只是有方法的接口定義，面向數據的接口不用。

• 接口名：使用type將接口定義為自定義的類型名。Go語言的接口在命名時，一般會在單詞后面添加er，如有寫操作的接口叫Writer，有字符串功能的接口叫Stringer等。接口名最好要能突出該接口的類型含義。

• 方法名：當方法名首字母是大寫且這個接口類型名首字母也是大寫時，這個方法可以被接口所在的包（package）之外的代碼訪問。

• 參數列表、返回值列表：參數列表和返回值列表中的參數變量名可以省略

2.2使用

一個對象只要全部實現了接口中的方法，那么就實現了這個接口。換句話說，接口就是一個需要實現的方法列表。

//定義接口 type FastfoodStore interface{     MakeHamberger()     MakeFriedChips()     MakeSoftDrink() } //定義結構體 type KFC struct{} type HambergerKing struct{}  //實現了接口中所有的方法 func (kfc KFC) MakeHamberger(){     fmt.println("肯德基的漢堡") } func (kfc KFC) MakeFriedChips(){     fmt.println("肯德基的薯條") } func (kfc KFC) MakeSoftDrink(){     fmt.println("肯德基的飲料") }  func (K *HambergerKing) MakeHameberger(){     fmt.println("漢堡王的漢堡") } func (K *HambergerKing) MakeFriedChips(){     fmt.println("漢堡王的薯條") } func (K *HambergerKing) MakeSoftDrink(){     fmt.println("漢堡王的飲料") }

我們可以看到不同于Java的接口顯式實現，Go的語言是隱式實現的。

• 在 Java 中：實現接口需要顯式地聲明接口并實現所有方法；
• 在 Go 中：實現接口的所有方法就隱式地實現了接口；

那么GO語言是如何檢查該類型是否是接口呢？

答：Go 語言只會在傳遞參數、返回參數以及變量賦值時才會對某個類型是否實現接口進行檢查。從類型檢查的過程來看，編譯器僅在需要時才檢查類型，類型實現接口時只需要實現接口中的全部方法，不需要像 Java 等編程語言中一樣顯式聲明。

我們可以看到在上面實現接口的時候，KFC是用結構體對象實現的，而Hamberger king是通過指針實現的兩者有什么不同呢？

答：區別在于我們初始化接口的時候

//結構體初始化和指針初始化 var f faststore = KFC{}             //可以通過編譯 var f faststore = &KFC{}            //可以通過編譯  var f faststore = HambergerKing{}    //無法通過編譯 var f faststore = &HambergerKing{}    //可以通過編譯

所以在我們使用指針進行實現，結構體初始化時，為啥不行呢？

答：Go 語言在傳遞參數時都是傳值的。

如上圖所示，無論上述代碼中初始化的變量指針還是結構體，使用 調用方法時都會發生值拷貝：

如上圖左側，對于 &HambergerKing{} 來說，這意味著拷貝一個新的 &HambergerKing{} 指針，這個指針與原來的指針指向一個相同并且唯一的結構體，所以編譯器可以隱式的對變量解引用（dereference）獲取指針指向的結構體；
如上圖右側，對于 HambergerKing{} 來說，這意味著方法會接受一個全新的 HambergerKing{}，因為方法的參數是*HambergerKing，編譯器不會無中生有創建一個新的指針；即使編譯器可以創建新指針，這個指針指向的也不是最初調用該方法的結構體；
上面的分析解釋了指針類型的現象，當我們使用指針實現接口時，只有指針類型的變量才會實現該接口；當我們使用結構體實現接口時，指針類型和結構體類型都會實現該接口。當然這并不意味著我們應該一律使用結構體實現接口，這個問題在實際工程中也沒那么重要，在這里我們只想解釋現象背后的原因。

在上面我們說過,interface有兩種用法，現在介紹了其中一種就是作為方法的收束器。那么第二種就是作為數據的承載者。

2.3 數據承載者

作為數據容器時，接口就是一個“空”接口，這個空來形容沒有Method。空interface(interface{})不包含任何的method，正因為如此，所有的類型都實現了空interface。空interface對于描述起不到任何的作用(因為它不包含任何的method），但是空interface在我們需要存儲任意類型的數值的時候相當有用，因為它可以存儲任意類型的數值。它有點類似于C語言的void*類型。

需要注意的是，與 C 語言中的 void * 不同，interface{} 類型不是任意類型。如果我們將類型轉換成了 interface{} 類型，變量在運行期間的類型也會發生變化，獲取變量類型時會得到 interface{}。

我們嘗試從底層實現來解釋兩種用法的不同，你會好理解一些。Go 語言使用 runtime.iface 表示第一種接口，使用 runtime.eface 表示第二種不包含任何方法的接口 interface{}，兩種接口雖然都使用 interface 聲明，但是由于后者在 Go 語言中很常見，所以在實現時使用了特殊的類型。

空接口作為函數的參數

使用空接口實現可以接收任意類型的函數參數。

// 空接口作為函數參數 func show(a interface{}) {     fmt.Printf("type:%T value:%vn", a, a) }

空接口作為map的值

使用空接口實現可以保存任意值的字典。

// 空接口作為map值     var studentInfo = make(map[string]interface{})     studentInfo["name"] = "Wilen"     studentInfo["age"] = 18     studentInfo["married"] = false     fmt.Println(studentInfo) //gin框架的gin.H{}

三、關于接口類型轉換

interface 可以存儲所有的值，那么自然會涉及到類型轉換這個話題。與此同時，我們也將在這節細說類型轉換中，因為結構體實現和結構體指針實現的接口的異同。

3.1結構體指針實現接口

//我們仍然運用上面快餐店的例子 type Store interface{     MakeHamberger() } type KFC struct{     name string } func (k *KFC) MakeHamberger(){     fmt.println(k.name+"制作了一個漢堡") } func main(){     var s store = &KFC{name:"東街店"}     store.MakeHamberger() }

這里將上述代碼生成的匯編指令拆分成三部分分析：

1.結構體 KFC 的初始化；

KFC的初始化又可以分為下面幾步：

• 獲取 KFC 結構體類型指針并將其作為參數放到棧上；

• 通過 CALL 指定調用 runtime.newobject函數，這個函數會以 KFC 結構體類型指針作為入參，分配一片新的內存空間并將指向這片內存空間的指針返回到 SP+8 上；

• SP+8 現在存儲了一個指向 KFC 結構體的指針，我們將棧上的指針拷貝到寄存器 DI 上方便操作；

• 由于 Cat 中只包含一個字符串類型的 Name 變量，所以在這里會分別將字符串地址 &"東街店" 和字符串長度 6 設置到結構體上。

2.賦值觸發的類型轉換過程；

因為 KFC 結構體的定義中只包含一個字符串，而字符串在 Go 語言中總共占 16 字節，所以每一個 KFC 結構體的大小都是 16 字節。初始化 KFC 結構體之后就進入了將 *KFC 轉換成 Store 類型的過程了：

類型轉換的過程比較簡單，Store 作為一個包含方法的接口，它在底層使用 [runtime.iface] 結構體表示。runtime.iface 結構體包含兩個字段，其中一個是指向數據的指針，另一個是表示接口和結構體關系的 tab 字段，我們已經通過上一段代碼 SP+8 初始化了 KFC 結構體指針，這段代碼只是將編譯期間生成的 runtime.itab 結構體指針復制到 SP 上：

到這里，我們會發現 SP ~ SP+16 共同組成了 runtime.iface 結構體。

3.調用接口的方法 Quack()；

棧上的這個 runtime.iface 也是 MakeHamberger() 方法的第一個入參。通過CALL()完成方法的調用。

3.2 結構體實現接口

//我們仍然運用上面快餐店的例子 type Store interface{     MakeHamberger() } type KFC struct{     name string } func (k KFC) MakeHamberger(){     fmt.println(k.name+"制作了一個漢堡") } func main(){     var s store = KFC{name:"東街店"}     store.MakeHamberger() }

如果我們在初始化變量時使用指針類型 &KFC{Name: "東街店"} 也能夠通過編譯，不過生成的匯編代碼和上一節中的幾乎完全相同，所以這里也就不分析這個情況了。

初始化 KFC 結構體；

在棧上初始化 KFC 結構體，而上一節的代碼在堆上申請了 16 字節的內存空間，棧上只有一個指向 KFC 的指針。

完成從 KFC 到 Store 接口的類型轉換；

初始化結構體后會進入類型轉換的階段，編譯器會將 go.itab."".KFC,"".Store 的地址和指向 KFC 結構體的指針作為參數一并傳入 runtime.convT2I 函數：這個函數會獲取 runtime.itab 中存儲的類型，根據類型的大小申請一片內存空間并將 elem 指針中的內容拷貝到目標的內存中：

func convT2I(tab *itab, elem unsafe.Pointer) (i iface) {     t := tab._type     x := mallocgc(t.size, t, true)     typedmemmove(t, x, elem)     i.tab = tab     i.data = x     return }

runtime.convT2I 會返回一個 runtime.iface，其中包含 runtime.itab 指針和 KFC 變量。當前函數返回之后，main 函數的棧上會包含以下數據：

SP 和 SP+8 中存儲的 runtime.itab 和 KFC 指針是 runtime.convT2I 函數的入參，這個函數的返回值位于 SP+16，是一個占 16 字節內存空間的 runtime.iface 結構體，SP+32 存儲的是在棧上的 KFC 結構體，它會在 runtime.convT2I 執行的過程中拷貝到堆上。

3.3類型斷言

如何將一個接口類型轉換成具體類型？

x.(T)

非空接口

func main() {     var c Store = &KFC{Name: "東街店"}     switch c.(type) {     case *KFC:         kfc := c.(*KFC)         kfc.MakeHamberger()     } }

因為 Go 語言的編譯器做了一些優化，所以代碼中沒有runtime.iface 的構建過程，不過對于這一節要介紹的類型斷言和轉換沒有太多的影響。

switch語句生成的匯編指令會將目標類型的 hash 與接口變量中的 itab.hash 進行比較

空接口

func main() {     var c interface{} = &KFC{Name: "東街店"}     switch c.(type) {     case *KFC:         kfc := c.(*KFC)         kfc.MakeHamberger()     } }

上述代碼會在類型斷言時就不是直接獲取變量中具體類型的 runtime._type，而是從 eface._type 中獲取，匯編指令仍然會使用目標類型的 hash 與變量的類型比較.

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