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：

  1. type Namer interface {
  2.     Method1(param_list) return_type
  3.     Method2(param_list) return_type
  4.     ...
  5. }

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 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。

11.1 接口是什么 - 图1

此处的方法指针表示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：

  1. package main
  3. import "fmt"
  5. type Shaper interface {
  6.     Area() float32
  7. }
  9. type Square struct {
  10.     side float32
  11. }
  13. func (sq *Square) Area() float32 {
  14.     return sq.side * sq.side
  15. }
  17. func main() {
  18.     sq1 := new(Square)
  19.     sq1.side = 5
  21.     var areaIntf Shaper
  22.     areaIntf = sq1
  23.     // shorter,without separate declaration:
  24.     // areaIntf := Shaper(sq1)
  25.     // or even:
  26.     // areaIntf := sq1
  27.     fmt.Printf("The square has area: %f\n", areaIntf.Area())
  28. }

输出：

  1. 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：

  1. cannot use sq1 (type *Square) as type Shaper in assignment:
  2. *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：

  1. package main
  3. import "fmt"
  5. type Shaper interface {
  6.     Area() float32
  7. }
  9. type Square struct {
  10.     side float32
  11. }
  13. func (sq *Square) Area() float32 {
  14.     return sq.side * sq.side
  15. }
  17. type Rectangle struct {
  18.     length, width float32
  19. }
  21. func (r Rectangle) Area() float32 {
  22.     return r.length * r.width
  23. }
  25. func main() {
  27.     r := Rectangle{5, 3} // Area() of Rectangle needs a value
  28.     q := &Square{5}      // Area() of Square needs a pointer
  29.     // shapes := []Shaper{Shaper(r), Shaper(q)}
  30.     // or shorter
  31.     shapes := []Shaper{r, q}
  32.     fmt.Println("Looping through shapes for area ...")
  33.     for n, _ := range shapes {
  34.         fmt.Println("Shape details: ", shapes[n])
  35.         fmt.Println("Area of this shape is: ", shapes[n].Area())
  36.     }
  37. }

输出：

  1. Looping through shapes for area ...
  2. Shape details:  {5 3}
  3. Area of this shape is:  15
  4. Shape details:  &{5}
  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：

  1. package main
  3. import "fmt"
  5. type stockPosition struct {
  6.     ticker     string
  7.     sharePrice float32
  8.     count      float32
  9. }
  11. /* method to determine the value of a stock position */
  12. func (s stockPosition) getValue() float32 {
  13.     return s.sharePrice * s.count
  14. }
  16. type car struct {
  17.     make  string
  18.     model string
  19.     price float32
  20. }
  22. /* method to determine the value of a car */
  23. func (c car) getValue() float32 {
  24.     return c.price
  25. }
  27. /* contract that defines different things that have value */
  28. type valuable interface {
  29.     getValue() float32
  30. }
  32. func showValue(asset valuable) {
  33.     fmt.Printf("Value of the asset is %f\n", asset.getValue())
  34. }
  36. func main() {
  37.     var o valuable = stockPosition{"GOOG", 577.20, 4}
  38.     showValue(o)
  39.     o = car{"BMW", "M3", 66500}
  40.     showValue(o)
  41. }

输出：

  1. Value of the asset is 2308.800049
  2. 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:

  1. type Reader interface {
  2.     Read(p []byte) (n int, err error)
  3. }

定义变量 r：var r io.Reader

那么就可以写如下的代码：

  1.     var r io.Reader
  2.     r = os.Stdin    // see 12.1
  3.     r = bufio.NewReader(r)
  4.     r = new(bytes.Buffer)
  5.     f,_ := os.Open("test.txt")
  6.     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。