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📝 第二十天来了,继续我们的 “100天精通Golang(基础入门篇)” 旅程!今天的重点是:Golang 接口深度解析☞从基础到高级。本篇将全方位地揭示接口在 Golang 中的重要性,以及如何让你的代码更加模块化、可测试和可维护。🎯
📝 探究 Golang 的接口机制如何使代码更加模块化、可测试和可维护。本文将从接口的定义、使用,到高级特性进行全面剖析。
👋 大家好,我是猫头虎!今天我们将一同进入 Golang 的神秘花园,探寻接口(Interface)的无穷魅力。如果你对如何有效地使用 Golang 的接口机制感到好奇,那么这篇文章一定适合你。🌟
🎙 在面向对象编程中,接口是一个非常重要的概念。但在 Golang 中,接口不仅用于描述对象的行为,还有许多高级的用途和特性。这使得 Golang 在类型系统的设计上显得非常独特和灵活。接口可以用于多态、代码解耦、错误处理等多个方面,其强大的功能和灵活性使得它成为 Golang 不可或缺的一部分。🛠
面向对象世界中的接口的一般定义是“接口定义对象的行为”。它表示让指定对象应该做什么。实现这种行为的方法(实现细节)是针对对象的。
在Go中,接口是一组方法签名。当类型为接口中的所有方法提供定义时,它被称为实现接口。它与OOP非常相似。接口指定了类型应该具有的方法,类型决定了如何实现这些方法。
它把所有的具有共性的方法定义在一起,任何其他类型只要实现了这些方法就是实现了这个接口 接口定义了一组方法,如果某个对象实现了某个接口的所有方法,则此对象就实现了该接口。
定义接口
/* 定义接口 */
type interface_name interface {
method_name1 [return_type]
method_name2 [return_type]
method_name3 [return_type]
...
method_namen [return_type]
}
/* 定义结构体 */
type struct_name struct {
/* variables */
}
/* 实现接口方法 */
func (struct_name_variable struct_name) method_name1() [return_type] {
/* 方法实现 */
}
...
func (struct_name_variable struct_name) method_namen() [return_type] {
/* 方法实现*/
}
示例代码:
package main
import (
"fmt"
)
type Phone interface {
call()
}
type NokiaPhone struct {
}
func (nokiaPhone NokiaPhone) call() {
fmt.Println("I am Nokia, I can call you!")
}
type IPhone struct {
}
func (iPhone IPhone) call() {
fmt.Println("I am iPhone, I can call you!")
}
func main() {
var phone Phone
phone = new(NokiaPhone)
phone.call()
phone = new(IPhone)
phone.call()
}
运行结果:
I am Nokia, I can call you!
I am iPhone, I can call you!
package main
import "fmt"
type Human struct {
name string
age int
phone string
}
type Student struct {
Human //匿名字段
school string
loan float32
}
type Employee struct {
Human //匿名字段
company string
money float32
} //Human实现Sayhi方法
func (h Human) SayHi() {
fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)
} //Human实现Sing方法
func (h Human) Sing(lyrics string) {
fmt.Println("La la la la...", lyrics)
} //Employee重写Human的SayHi方法
func (e Employee) SayHi() {
fmt.Printf("Hi, I am %s, I work at %s. Call me on %s\n", e.name,
e.company, e.phone) //Yes you can split into 2 lines here.
}
// Interface Men被Human,Student和Employee实现
// 因为这三个类型都实现了这两个方法
type Men interface {
SayHi()
Sing(lyrics string)
}
func main() {
mike := Student{Human{"Mike", 25, "222-222-XXX"}, "MIT", 0.00}
paul := Student{Human{"Paul", 26, "111-222-XXX"}, "Harvard", 100}
sam := Employee{Human{"Sam", 36, "444-222-XXX"}, "Golang Inc.", 1000}
Tom := Employee{Human{"Sam", 36, "444-222-XXX"}, "Things Ltd.", 5000}
//定义Men类型的变量i
var i Men
//i能存储Student
i = mike
fmt.Println("This is Mike, a Student:")
i.SayHi()
i.Sing("November rain")
//i也能存储Employee
i = Tom
fmt.Println("This is Tom, an Employee:")
i.SayHi()
i.Sing("Born to be wild")
//定义了slice Men
fmt.Println("Let's use a slice of Men and see what happens")
x := make([]Men, 3)
//T这三个都是不同类型的元素,但是他们实现了interface同一个接口
x[0], x[1], x[2] = paul, sam, mike
for _, value := range x {
value.SayHi()
}
}
运行结果:
This is Mike, a Student:
Hi, I am Mike you can call me on 222-222-XXX
La la la la... November rain
This is Tom, an Employee:
Hi, I am Sam, I work at Things Ltd.. Call me on 444-222-XXX
La la la la... Born to be wild
Let's use a slice of Men and see what happens
Hi, I am Paul you can call me on 111-222-XXX
Hi, I am Sam, I work at Golang Inc.. Call me on 444-222-XXX
Hi, I am Mike you can call me on 222-222-XXX
那么interface里面到底能存什么值呢?如果我们定义了一个interface的变量,那么这个变量里面可以存实现这个interface的任意类型的对象。例如上面例子中,我们定义了一个Men interface类型的变量m,那么m里面可以存Human、Student或者Employee值
当然,使用指针的方式,也是可以的 但是,接口对象不能调用实现对象的属性
interface函数参数
interface的变量可以持有任意实现该interface类型的对象,这给我们编写函数(包括method)提供了一些额外的思考,我们是不是可以通过定义interface参数,让函数接受各种类型的参数
嵌入interface
package main
import "fmt"
type Human interface {
Len()
}
type Student interface {
Human
}
type Test struct {
}
func (h *Test) Len() {
fmt.Println("成功")
}
func main() {
var s Student
s = new(Test)
s.Len()
}
示例代码:
package test
import (
"fmt"
)
type Controller struct {
M int32
}
type Something interface {
Get()
Post()
}
func (c *Controller) Get() {
fmt.Print("GET")
}
func (c *Controller) Post() {
fmt.Print("POST")
}
package main
import (
"fmt"
"test"
)
type T struct {
test.Controller
}
func (t *T) Get() {
//new(test.Controller).Get()
fmt.Print("T")
}
func (t *T) Post() {
fmt.Print("T")
}
func main() {
var something test.Something
something = new(T)
var t T
t.M = 1
// t.Controller.M = 1
something.Get()
}
Controller实现了所有的Something接口方法,当结构体T中调用Controller结构体的时候,T就相当于Java中的继承,T继承了Controller,因此,T可以不用重写所有的Something接口中的方法,因为父构造器已经实现了接口。
如果Controller没有实现Something接口方法,则T要调用Something中方法,就要实现其所有方法。
如果something = new(test.Controller)
则调用的是Controller中的Get方法。
T可以使用Controller结构体中定义的变量
接口与鸭子类型:
先直接来看维基百科里的定义:
If it looks like a duck, swims like a duck, and quacks like a duck, then it probably is a duck.
翻译过来就是:如果某个东西长得像鸭子,像鸭子一样游泳,像鸭子一样嘎嘎叫,那它就可以被看成是一只鸭子。
Duck Typing,鸭子类型,是动态编程语言的一种对象推断策略,它更关注对象能如何被使用,而不是对象的类型本身。Go 语言作为一门静态语言,它通过通过接口的方式完美支持鸭子类型。
而在静态语言如 Java, C++ 中,必须要显示地声明实现了某个接口,之后,才能用在任何需要这个接口的地方。如果你在程序中调用某个数,却传入了一个根本就没有实现另一个的类型,那在编译阶段就不会通过。这也是静态语言比动态语言更安全的原因。
动态语言和静态语言的差别在此就有所体现。静态语言在编译期间就能发现类型不匹配的错误,不像动态语言,必须要运行到那一行代码才会报错。当然,静态语言要求程序员在编码阶段就要按照规定来编写程序,为每个变量规定数据类型,这在某种程度上,加大了工作量,也加长了代码量。动态语言则没有这些要求,可以让人更专注在业务上,代码也更短,写起来更快,这一点,写 python 的同学比较清楚。
Go 语言作为一门现代静态语言,是有后发优势的。它引入了动态语言的便利,同时又会进行静态语言的类型检查,写起来是非常 Happy 的。Go 采用了折中的做法:不要求类型显示地声明实现了某个接口,只要实现了相关的方法即可,编译器就能检测到。
总结一下,鸭子类型是一种动态语言的风格,在这种风格中,一个对象有效的语义,不是由继承自特定的类或实现特定的接口,而是由它"当前方法和属性的集合"决定。Go 作为一种静态语言,通过接口实现了鸭子类型,实际上是 Go 的编译器在其中作了隐匿的转换工作。
Go语言的多态性:
Go中的多态性是在接口的帮助下实现的。正如我们已经讨论过的,接口可以在Go中隐式地实现。如果类型为接口中声明的所有方法提供了定义,则实现一个接口。让我们看看在接口的帮助下如何实现多态。
任何定义接口所有方法的类型都被称为隐式地实现该接口。
类型接口的变量可以保存实现接口的任何值。接口的这个属性用于实现Go中的多态性。
前面说过,因为空接口 interface{}没有定义任何函数,因此 Go 中所有类型都实现了空接口。当一个函数的形参是interface{},那么在函数中,需要对形参进行断言,从而得到它的真实类型。
语法格式:
// 安全类型断言
<目标类型的值>,<布尔参数> := <表达式>.( 目标类型 )
//非安全类型断言
<目标类型的值> := <表达式>.( 目标类型 )
示例代码:
package main
import "fmt"
func main() {
var i1 interface{} = new (Student)
s := i1.(Student) //不安全,如果断言失败,会直接panic
fmt.Println(s)
var i2 interface{} = new(Student)
s, ok := i2.(Student) //安全,断言失败,也不会panic,只是ok的值为false
if ok {
fmt.Println(s)
}
}
type Student struct {
}
断言其实还有另一种形式,就是用在利用 switch语句判断接口的类型。每一个case会被顺序地考虑。当命中一个case 时,就会执行 case 中的语句,因此 case 语句的顺序是很重要的,因为很有可能会有多个 case匹配的情况。
示例代码:
switch ins:=s.(type) {
case Triangle:
fmt.Println("三角形。。。",ins.a,ins.b,ins.c)
case Circle:
fmt.Println("圆形。。。。",ins.radius)
case int:
fmt.Println("整型数据。。")
}
在 Go 语言中,一个接口可以由多个小接口组合而成。这样的组合方式提供了一种“继承”的感觉,使得接口更加模块化。
type Reader interface {
Read(p []byte) (n int, err error)
}
type Writer interface {
Write(p []byte) (n int, err error)
}
type ReadWriter interface {
Reader
Writer
}
在这个例子中,ReadWriter
接口组合了 Reader
和 Writer
接口,一个实现了 ReadWriter
接口的类必须实现所有 Reader
和 Writer
接口中定义的方法。
在 Go 中,接口内部有两个组件,一个是具体的类型,另一个是该类型的值。当我们定义一个接口变量时,这两个组件都会初始化为 nil。
var a interface{}
fmt.Printf("%v, %T\n", a, a) // "nil, nil"
当一个接口变量的类型和值都为 nil 时,我们称该变量为 nil 接口变量。
指针类型和它所指向的值类型是两个不同的类型,因此,如果一个接口类型的方法集合包含使用值接收者定义的方法,那么这个接口可以存储这个指针类型的值。
type Describer interface {
Describe()
}
type Person struct {
name string
}
func (p Person) Describe() {
fmt.Println("I am a person.")
}
func main() {
var d1 Describer
p1 := Person{"Sam"}
d1 = &p1
d1.Describe()
}
接口也可以嵌套接口,但要注意方法不要冲突。
type ReadCloser interface {
Reader
Closer
}
type Closer interface {
Close() error
//Read() // 这里如果定义Read方法,将与Reader接口冲突
}
类型查询: 除了类型断言,你还可以使用 , ok
语法来安全地查询值的类型。
if val, ok := myVar.(MyType); ok {
// ...
}
使用接口收集不同类型的值: 你可以创建接受接口类型参数的函数或方法,以处理不同类型的值。
使用接口实现模板模式: 通过定义一个接口来封装算法的变化,然后通过具体的类型来实现算法的可替换部分。
Go 语言中的错误处理也是基于接口的。标准库中有一个 error
接口用于处理错误:
type error interface {
Error() string
}
自定义错误通常会实现这个接口,提供更多的上下文信息和错误处理能力。
在 Go 中进行单元测试时,接口非常有用。你可以创建模拟对象来代替真实的依赖,这些模拟对象实现了同样的接口。
这样的话,你可以在测试环境下替换这些依赖,使得单元测试更加容易编写和维护。
🔍 通过本文,你应该对 Golang 的接口有了全面且深入的理解。无论是基础的类型实现,还是高级的接口组合和多态性,接口都能让我们的代码更加简洁和高效。掌握接口不仅可以让你更加自如地使用 Golang,也会极大地提升你的编程水平。记住,掌握接口就是走向 Golang 高手之路的关键一步。🔑
接口在 Go 中是一种非常强大和灵活的机制,用于解耦和组织代码。它们提供了一种方式来规范对象行为,允许我们编写可复用和可测试的代码。了解和掌握接口是成为 Go 语言高手的关键之一。
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