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    11.1.md
    9.41 KB / 2024-07-16 23:14:27
        # 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:
    
    ```go
    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 `er` 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。
    
    ![](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)可以实现某个接口的方法集;这个实现可以描述为,该类型的变量上的每一个具体方法所组成的集合,包含了该接口的方法集。实现了 `Namer` 接口的类型的变量可以赋值给 `ai`(即 `receiver` 的值),方法表指针(method table ptr)就指向了当前的方法实现。当另一个实现了 `Namer` 接口的类型的变量被赋给 `ai`,`receiver` 的值和方法表指针也会相应改变。
    
    **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](examples/chapter_11/interfaces.go):
    
    ```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](examples/chapter_11/interfaces_poly.go):
    
    ```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](examples/chapter_11/valuable.go):
    
    ```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`:
    
    ```go
    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:
    
    ```go
    	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](exercises/chapter_11/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](exercises/chapter_11/interfaces_poly2.go):
    
    a) 扩展 [interfaces_poly.go](exercises/chapter_11/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](10.6.md) 中的例子来说明覆写。
    
    ## 链接
    
    - [目录](directory.md)
    - 上一节:[接口 (Interfaces) 与反射 (reflection)](11.0.md)
    - 下一节:[接口嵌套接口](11.2.md)
    
    
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