golang的介面有啥用

在golang中，介面是一種類型，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，進行物件導向設計；2、作為各種資料的承載者，可以用來接收函數參數等。介面的定義語法「type 介面類型名稱interface{方法名( 參數清單1 ) 傳回值清單}」；當方法名稱首字母是大寫且這個介面類型名稱首字母也是大寫時，這個方法可以被介面所在的套件（package）以外的程式碼存取。

本教學操作環境：windows7系統、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

一、介面（interface）是什麼

interface是一組method簽章的組合，我們透過interface定義物件的一組行為。

(注意method 和普通func的區別)

Interface是一種類型，和往常語言的介面不一樣，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語言擁有了基於功能的物件導向。

介面的主要功能：

1.作為方法的收束器，進行物件導向設計。

2.作為各種資料的承載者，可以用來接收函數參數等。

這也是，GO語言提倡面向介面程式設計。

二、介面的定義使用

2.1定義

類似結構體

type 接口类型名 interface{
    方法名1( 参数列表1 ) 返回值列表1
    方法名2( 参数列表2 ) 返回值列表2
    …
}

當然這只是有方法的介面定義，面向資料的介面不用。

• 介面名稱：使用type將介面定義為自訂的類型名稱。 Go語言的介面在命名時，通常會在單字後面加上er，如有寫入運算的介面叫Writer，有字串功能的介面叫Stringer等。介面名最好要能突顯該介面的型別意義。

• 方法名稱：當方法名稱首字母是大寫且這個介面類型名稱首字母也是大寫時，這個方法可以被介面所在的套件（package）以外的程式碼存取。

• 參數清單、傳回值清單：參數清單和傳回值清單中的參數變數名稱可以省略

2.2使用

一個物件只要全部實作了介面中的方法，那就實作了這個介面。換句話說，介面就是一個需要實作的方法清單。

//定义接口
type FastfoodStore interface{
    MakeHamberger()
    MakeFriedChips()
    MakeSoftDrink()
}
//定义结构体
type KFC struct{}
type HambergerKing struct{}

//实现了接口中所有的方法
func (kfc KFC) MakeHamberger(){
    fmt.println("肯德基的汉堡")
}
func (kfc KFC) MakeFriedChips(){
    fmt.println("肯德基的薯条")
}
func (kfc KFC) MakeSoftDrink(){
    fmt.println("肯德基的饮料")
}

func (K *HambergerKing) MakeHameberger(){
    fmt.println("汉堡王的汉堡")
}
func (K *HambergerKing) MakeFriedChips(){
    fmt.println("汉堡王的薯条")
}
func (K *HambergerKing) MakeSoftDrink(){
    fmt.println("汉堡王的饮料")
}

我們可以看到不同於Java的介面明確實現，Go的語言是隱式實現的。

• 在Java 中：實作介面需要明確地宣告介面並實作所有方法；
• 在Go 中：實作介面的所有方法都隱含地實作了介面；

那麼GO語言是如何檢查該類型是否是介面呢？

答案：Go 語言只會在傳遞參數、傳回參數、變數賦值時才會對某個型別是否實作介面進行檢查。從類型檢查的過程來看，編譯器僅在需要時才檢查類型，類型實作介面時才需要實作介面中的全部方法，不需要像 Java 等程式語言一樣明確宣告。

我們可以看到在上面實作介面的時候，KFC是用結構體物件實現的，而Hamberger king是透過指標實現的兩者有什麼不同呢？

答案：差別在於我們初始化介面的時候

//结构体初始化和指针初始化
var f faststore = KFC{}             //可以通过编译
var f faststore = &KFC{}            //可以通过编译

var f faststore = HambergerKing{}    //无法通过编译
var f faststore = &HambergerKing{}    //可以通过编译

所以在我們使用指標進行實現，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，無論上述程式碼中初始化的變數指標或結構體，使用 呼叫方法時都會發生值拷貝：

如上图左侧，对于 &HambergerKing{} 来说，这意味着拷贝一个新的 &HambergerKing{} 指针，这个指针与原来的指针指向一个相同并且唯一的结构体，所以编译器可以隐式的对变量解引用（dereference）获取指针指向的结构体；
如上图右侧，对于 HambergerKing{} 来说，这意味着方法会接受一个全新的 HambergerKing{}，因为方法的参数是*HambergerKing，编译器不会无中生有创建一个新的指针；即使编译器可以创建新指针，这个指针指向的也不是最初调用该方法的结构体；
上面的分析解释了指针类型的现象，当我们使用指针实现接口时，只有指针类型的变量才会实现该接口；当我们使用结构体实现接口时，指针类型和结构体类型都会实现该接口。当然这并不意味着我们应该一律使用结构体实现接口，这个问题在实际工程中也没那么重要，在这里我们只想解释现象背后的原因。

在上面我们说过,interface有两种用法，现在介绍了其中一种就是作为方法的收束器。那么第二种就是作为数据的承载者。

2.3 数据承载者

作为数据容器时，接口就是一个“空”接口，这个空来形容没有Method。空interface(interface{})不包含任何的method，正因为如此，所有的类型都实现了空interface。空interface对于描述起不到任何的作用(因为它不包含任何的method），但是空interface在我们需要存储任意类型的数值的时候相当有用，因为它可以存储任意类型的数值。它有点类似于C语言的void*类型。

需要注意的是，与 C 语言中的 void * 不同，interface{} 类型不是任意类型。如果我们将类型转换成了 interface{} 类型，变量在运行期间的类型也会发生变化，获取变量类型时会得到 interface{}。

我们尝试从底层实现来解释两种用法的不同，你会好理解一些。Go 语言使用 runtime.iface 表示第一种接口，使用 runtime.eface 表示第二种不包含任何方法的接口 interface{}，两种接口虽然都使用 interface 声明，但是由于后者在 Go 语言中很常见，所以在实现时使用了特殊的类型。

空接口作为函数的参数

使用空接口实现可以接收任意类型的函数参数。

// 空接口作为函数参数
func show(a interface{}) {
    fmt.Printf("type:%T value:%v\n", a, a)
}

空接口作为map的值

使用空接口实现可以保存任意值的字典。

// 空接口作为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、关于接口类型转换

interface 可以存储所有的值，那么自然会涉及到类型转换这个话题。与此同时，我们也将在这节细说类型转换中，因为结构体实现和结构体指针实现的接口的异同。

3.1结构体指针实现接口

//我们仍然运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+"制作了一个汉堡")
}
func main(){
    var s store = &KFC{name:"东街店"}
    store.MakeHamberger()
}

这里将上述代码生成的汇编指令拆分成三部分分析：

1.结构体 KFC 的初始化；

KFC的初始化又可以分为下面几步：

• 获取 KFC 结构体类型指针并将其作为参数放到栈上；

• 通过 CALL 指定调用 runtime.newobject函数，这个函数会以 KFC 结构体类型指针作为入参，分配一片新的内存空间并将指向这片内存空间的指针返回到 SP+8 上；

• SP+8 现在存储了一个指向 KFC 结构体的指针，我们将栈上的指针拷贝到寄存器 DI 上方便操作；

• 由于 Cat 中只包含一个字符串类型的 Name 变量，所以在这里会分别将字符串地址 &"东街店" 和字符串长度 6 设置到结构体上。

2.赋值触发的类型转换过程；

因为 KFC 结构体的定义中只包含一个字符串，而字符串在 Go 语言中总共占 16 字节，所以每一个 KFC 结构体的大小都是 16 字节。初始化 KFC 结构体之后就进入了将 *KFC 转换成 Store 类型的过程了：

类型转换的过程比较简单，Store 作为一个包含方法的接口，它在底层使用 [runtime.iface] 结构体表示。runtime.iface 结构体包含两个字段，其中一个是指向数据的指针，另一个是表示接口和结构体关系的 tab 字段，我们已经通过上一段代码 SP+8 初始化了 KFC 结构体指针，这段代码只是将编译期间生成的 runtime.itab 结构体指针复制到 SP 上：

到这里，我们会发现 SP ~ SP+16 共同组成了 runtime.iface 结构体。

3.调用接口的方法 Quack()；

栈上的这个 runtime.iface 也是 MakeHamberger() 方法的第一个入参。通过CALL()完成方法的调用。

3.2 结构体实现接口

//我们仍然运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+"制作了一个汉堡")
}
func main(){
    var s store = KFC{name:"东街店"}
    store.MakeHamberger()
}

如果我们在初始化变量时使用指针类型 &KFC{Name: "东街店"} 也能够通过编译，不过生成的汇编代码和上一节中的几乎完全相同，所以这里也就不分析这个情况了。

初始化 KFC 结构体；

在栈上初始化 KFC 结构体，而上一节的代码在堆上申请了 16 字节的内存空间，栈上只有一个指向 KFC 的指针。

完成从 KFC 到 Store 接口的类型转换；

初始化结构体后会进入类型转换的阶段，编译器会将 go.itab."".KFC,"".Store 的地址和指向 KFC 结构体的指针作为参数一并传入 runtime.convT2I 函数：这个函数会获取 runtime.itab 中存储的类型，根据类型的大小申请一片内存空间并将 elem 指针中的内容拷贝到目标的内存中：

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 会返回一个 runtime.iface，其中包含 runtime.itab 指针和 KFC 变量。当前函数返回之后，main 函数的栈上会包含以下数据：

SP 和 SP+8 中存储的 runtime.itab 和 KFC 指针是 runtime.convT2I 函数的入参，这个函数的返回值位于 SP+16，是一个占 16 字节内存空间的 runtime.iface 结构体，SP+32 存储的是在栈上的 KFC 结构体，它会在 runtime.convT2I 执行的过程中拷贝到堆上。

3.3类型断言

如何将一个接口类型转换成具体类型？

x.(T)

非空接口

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

因为 Go 语言的编译器做了一些优化，所以代码中没有runtime.iface 的构建过程，不过对于这一节要介绍的类型断言和转换没有太多的影响。

switch语句生成的汇编指令会将目标类型的 hash 与接口变量中的 itab.hash 进行比较

空接口

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

上述代码会在类型断言时就不是直接获取变量中具体类型的 runtime._type，而是从 eface._type 中获取，汇编指令仍然会使用目标类型的 hash 与变量的类型比较.

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