Go入门指南

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:

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 [e]r 后缀组成,例如PrinterReaderWriterLoggerConverter 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 Namerai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。

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)实现接口方法集中的方法,每一个方法的实现说明了此方法是如何作用于该类型的:即实现接口,同时方法集也构成了该类型的接口。实现了 Namer 接口类型的变量可以赋值给 ai (接收者值),此时方法表中的指针会指向被实现的接口方法。当然如果另一个类型(也实现了该接口)的变量被赋值给 ai,这二者(译者注:指针和方法实现)也会随之改变。

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:

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:

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:

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:

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

定义变量 rvar r io.Reader

那么就可以写如下的代码:

    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:

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:

a) 扩展 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 中的例子来说明覆写。

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