Go語言介面的用法詳解

2022-07-13 18:02:43

一、介面的定義和好處

我們都知道介面給類提供了一種多型的機制，什麼是多型，多型就是系統根據型別的具體實現完成不同的行為。

以下程式碼簡單說明了介面的作用

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "net/http"
    "os"
)

// init 在main 函數之前呼叫
func init() {
    if len(os.Args) != 2 {
        fmt.Println("Usage: ./example2 <url>")
        os.Exit(-1)
    }
}

// main 是應用程式的入口
func main() {
    // 從Web 伺服器得到響應
    r, err := http.Get(os.Args[1])
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }

    // 從Body 複製到Stdout
    io.Copy(os.Stdout, r.Body)
    if err := r.Body.Close(); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}

①注意下 http.Get(os.Args[1]) 這裡他的返回值r是一個Response物件的指標，也就是請求的結果

做過web開發的都知道，下面是原始碼

func Get(url string) (resp *Response, err error) {
    return DefaultClient.Get(url)
}

以下是Response的結構，這裡有一個Body，是一個io.ReadCloser型別的，這是啥？往下看

type Response struct {
    Status string // e.g. "200 OK"
    StatusCode int // e.g. 200
    Proto string // e.g. "HTTP/1.0"
    ProtoMajor int // e.g. 1
    ProtoMinor int // e.g. 0
    Header Header
    Body io.ReadCloser
    ContentLength int64
    TransferEncoding []string
    Close bool
    Uncompressed bool
    Trailer Header
    Request *Request
    TLS *tls.ConnectionState
}

ReadCloser是一個介面哦！Reader和Closer也同樣是介面，介面裡面都是方法。

type ReadCloser interface {
    Reader
    Closer
}

Reader介面

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

Closer介面

type Closer interface {
    Close() error
}

②io.Copy(os.Stdout, r.Body) 這個方法,檢視原始碼如下

func Copy(dst Writer, src Reader) (written int64, err error) {
    return copyBuffer(dst, src, nil)
}

這裡的輸入引數dst是一個實現了Writer介面的物件，而src則是一個實現了Reader介面的物件，由此，我們可以知道為什麼io.Copy(os.Stdout, r.Body)的第二個引數可以傳r.Body了，因為①中展示了Body這個物件是實現了Reader介面的。同理os.Stdout物件這個介面值表示標準輸出裝置，並且已經實現了io.Writer 介面

os.Stdout返回的是一個*File, File裡面只有一個*file，而*file是實現了下面兩個介面的，下面是Go的原始碼

func (f *File) Read(b []byte) (n int, err error) {
    if err := f.checkValid("read"); err != nil {
        return 0, err
    }
    n, e := f.read(b)
    return n, f.wrapErr("read", e)
}

func (f *File) Write(b []byte) (n int, err error) {
    if err := f.checkValid("write"); err != nil {
        return 0, err
    }
    n, e := f.write(b)
    if n < 0 {
        n = 0
    }
    if n != len(b) {
        err = io.ErrShortWrite
    }

    epipecheck(f, e)

    if e != nil {
        err = f.wrapErr("write", e)
    }

    return n, err
}

所以說*File本身是繼承了Writer和Reader介面的型別。

綜上有了引數或者返回值是介面型別，就不用關注於具體的返回型別是什麼，只要實現了的介面的方法都是可以被接受的。

二、介面值和實際物件值是怎麼轉化和儲存的

我們都知道如果一個型別實現了某個介面，那麼這個型別的實際值是可以賦值給一個介面的變數的。

在C#中是這樣的,例如將一個List賦值給一個IEnumerable型別的變數

IEnumerable<int> list = new List<int>();

在Go語言中也是這樣的，請看下面的程式碼

package main

import (
    "fmt"
)

type eat interface{
    eat()(string)
}

type Bird struct
{
    Name string 
}

func (bird Bird) eat()string{
    return "Bird:"+bird.Name+" eat"
}

func print(e eat){
    fmt.Println(e.eat())
}

// main 是應用程式的入口
func main() {

    bird1:= Bird{Name:"Big"}
    bird2:= new(Bird)
    bird2.Name = "Small"

    print(bird1)
    print(bird2)

    var eat1 eat
    eat1 = bird1
    print(eat1)
}

結果

Bird:Big eat

Bird:Small eat

Bird:Big eat

這裡定義了一個eat介面，有一個Bird的型別實現了該介面，print函數接受一個eat介面型別的引數，

這裡可以看到前兩次直接把bird1和bird2作為引數傳入到print函數內，第二次則是宣告了一個eat介面型別的變數eat1，然後將bird1進行了賦值。換句話說介面型別變數實際承載了實際型別值。這裡是如何承載的呢？

這裡我們把 eat1 稱作介面值，將bird1稱作實體型別值，eat1和bird1的關係如下：

介面值可以看成兩部分組合（都是指標）而成的。第一部分是【iTable的地址】第二部分是【實體型別值的地址】

關於interface的解析：

https://www.jb51.net/article/255284.htm

三、方法集的概念

簡單的講：方法集定義了介面的接受規則

舉例說明：

package main

import (
    "fmt"
)

type notifier interface {
    notify()
}

type user struct {
    name string
    email string
}

func (u user) notify() {
    fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>n",
        u.name,
        u.email)
}

func sendNotification(n notifier) {
    n.notify()
}

func main() {
    u := user{"Bill", "bill@email.com"}
    sendNotification(u)

}

如上程式碼，定義了一個notifier介面，有一個方法nitify()方法，定義了一個user型別的結構，實現了notify方法，接收者型別是user，即實現了notifier介面，又定義了一個sendNotification方法，接收一個實現notifier介面的型別，並呼叫notify方法。

func (u *user) notify() {
    fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>n",
        u.name,
        u.email)
}

func main() {
    u := user{"Bill", "bill@email.com"}
    sendNotification(u)
}

現在修正一下程式碼，將接收者改為user的指標型別。此時會發現原來呼叫的地方會出現錯誤。

cannot use u (type user) as type notifier in argument to sendNotification:user does not implement notifier (notify method has pointer receiver)

不能將u（型別是user）作為sendNotification 的引數型別notifier：user 型別並沒有實現notifier（notify 方法使用指標接收者宣告）

為什麼會出現上面的問題？要了解用指標接收者來實現介面時為什麼user 型別的值無法實現該介面，需要先了解方法集。方法集定義了一組關聯到給定型別的值或者指標的方法。

定義方法時使用的接收者的型別決定了這個方法是關聯到值，還是關聯到指標，還是兩個都關聯。

以下是Go語言規範中的方法集：

上表的意思是：型別的值只能實現值接收者的介面；指向型別的指標，既可以實現值接收者的介面，也可以實現指標接收者的介面。

從接收者的角度來看一下這些規則

如果是值接收者，實體型別的值和指標都可以實現對應的介面；如果是指標接收者，那麼只有型別的指標能夠實現對應的介面。

所以針對上面的問題，將傳入的u變成傳入地址就可以了（可以套用一下表格，接收者*user對應的values是*user，所以傳地址對應上面表格淺藍色部分）

func (u *user) notify() {

    fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>n",

        u.name,

        u.email)

}

func main() {

    u := user{"Bill", "bill@email.com"}

    sendNotification(&u)

}

綜上我們總結一下，也就是說如果你的方法的接受者的型別是指標型別，那麼方法的實現者就只能是指向該型別的指標型別，如果方法的接收者是值型別，那麼方法的實現者可以是值型別也可以是指向該型別的指標型別。

面試題一個，下面的程式碼能否編譯通過？

package main
import (
    "fmt"
)
type People interface {
    Speak(string) string
}
type Stduent struct{}
func (stu *Stduent) Speak(think string) (talk string) {
    if think == "bitch" {
        talk = "You are a good boy"
    } else {
        talk = "hi"
    }
    return
}
func main() {
    var peo People = Stduent{}
    think := "bitch"
    fmt.Println(peo.Speak(think))
}

答案：不能。

分析：首先Speak的方法的接收者是*Student , 根據上面的規則，那麼實現該方法的實現者只能是 *Student，但是 var peo People = Student{} 這裡卻將Student作為實現者賦值給了介面，這裡就會出現問題。Integer(25)是一個字面量，而字面量是一個常數，所以沒有辦法定址。

四、多型

// Sample program to show how polymorphic behavior with interfaces.
package main

import (
    "fmt"
)

type notifier interface {
    notify()
}

// user defines a user in the program.
type user struct {
    name string
    email string
}

func (u *user) notify() {
    fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>n",
        u.name,
        u.email)
}

type admin struct {
    name string
    email string
}

func (a *admin) notify() {
    fmt.Printf("Sending admin email to %s<%s>n",
        a.name,
        a.email)
}

// main is the entry point for the application.
func main() {
    // Create a user value and pass it to sendNotification.
    bill := user{"Bill", "bill@email.com"}
    sendNotification(&bill)

    // Create an admin value and pass it to sendNotification.
    lisa := admin{"Lisa", "lisa@email.com"}
    sendNotification(&lisa)
}

func sendNotification(n notifier) {
    n.notify()
}

上面的程式碼很好的說明的介面的多型，user和admin都實現了notify方法，既實現了的notifier介面，sendNotification函數接收一個實現notifier介面的範例，從而user和admin都可以當作引數使用sendNotification函數，而sendNotification裡面的notify方法執行根據的是具體傳入的範例中實現的方法。

到此這篇關於Go語言介面的文章就介紹到這了。希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支援it145.com。

Go語言介面的用法詳解

一、介面的定義和好處

二、介面值和實際物件值是怎麼轉化和儲存的

三、方法集的概念

四、多型

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