接口定义了一种规范，描述了类的行为和功能。我们都知道，Go 语言中的接口是所谓的 Duck Typing，实现接口的所有方法也就隐式地实现了接口，那么，它是怎么实现的呢？
数据结构
在 Go 语言中，接口分为两类：
- eface：用于表示没有方法的空接口类型变量，即 interface{} 类型的变量。
- iface：用于表示其余拥有方法的接口类型变量。
type eface struct {
_type *_type
dataunsafe.Pointer
}eface 有两个属性，分别是 _type 和 data，分别指向接口变量的动态类型和动态值。
再进一步看看 type 属性的结构：
type _type struct {
sizeuintptr // 类型大小
ptrdatauintptr // 包含所有指针的内存前缀的大小
hashuint32// 类型的 hash 值
tflagtflag// 类型的 flag 标志，主要用于反射
alignuint8// 内存对齐相关
fieldAlign uint8// 内存对齐相关
kinduint8// 类型的编号，包含 Go 语言中的所有类型，如 kindBool、kindInt 等
equal func(unsafe.Pointer, unsafe.Pointer) bool // 用于比较此对象的回调函数
gcdata*byte// 存储垃圾收集器的 GC 类型数据
strnameOff
ptrToThis typeOff
}注：Go 语言的各种数据类型都是在 _type 字段的基础上，增加一些额外的字段来进行管理的。
来看一个 eface 变量的例子：
type T struct {
n int
s string
}func main() {
var t = T {
n: 17,
s: "hello, interface",
}
var ei interface{} = t
println(ei)
}
ei 变量的结构对应于下图：
文章图片
iface iface 的结构如下：
type iface struct {
tab*itab
data unsafe.Pointer
}与 eface 结构体一样，iface 存储的也是类型和值信息，不过因为 iface 还要存储接口本身的信息以及动态类型所实现的方法的信息，因此 iface 稍显复杂，它的第一个字段指向一个 itab 类型结构：
type itab struct {
inter *interfacetype // 接口的类型信息
_type *_type// 动态类型信息
hashuint32// _type.hash 的副本，当我们想将 interface 类型转换成具体类型时，可以使用该字段快速判断目标类型和具体类型 _type 是否一致
_[4]byte
fun[1]uintptr// 存储接口方法集的具体实现的地址，包含一组函数指针，实现了接口方法的动态分派，且每次在接口发生变更时都会更新
}进一步展开 interfacetype 结构体。源码如下：
type nameOff int32
type typeOff int32type imethod struct {
name nameOff
ityp typeOff
}type interfacetype struct {
typ_type// 动态类型信息
pkgpath name// 包名信息
mhdr[]imethod // 接口所定义的方法列表
}iface 的示例如下：
type T struct {
n int
s string
}func (T) M1() {}
func (T) M2() {}type NonEmptyInterface interface {
M1()
M2()
}func main() {
var t = T{
n: 18,
s: "hello, interface",
}
var i NonEmptyInterface = t
println(i)
}变量 i 对应如下：
文章图片
值接收者和指针接收者
在使用 Go 语言的过程中，在调用方法的时候，不管方法的接收者是什么类型，该类型的值和指针都可以调用，不必严格符合接收者的类型。
需要记住的一点是：在 Go 语言中，如果实现了接收者是值类型的方法，会隐含实现接收者是指针类型的方法，反之则不成立。之所以可以使用值类型调用指针类型的方法，是语法糖的作用。如果只有指针类型实现了接口，使用值类型调用接口方法则会报错。
接口值的比较
我们看到，所有的接口类型其实底层都包含两个字段：类型和值，也被称为动态类型和动态值。因此接口值包括动态类型和动态值，在比较接口值的时候，我们需要分别对接口值的类型和值进行比较。
nil 接口变量
package mainfunc main() {
var i interface{}
var err error
println(i)
println(err)
println("i = nil:", i == nil)
println("err = nil:", err == nil)
println("i = err:", i == err)
println("")
}// 输出结果(0x0,0x0)
(0x0,0x0)
i = nil: true
err = nil: true
i = err: true【【Go进阶—基础特性】接口】我们看到，无论是空接口类型变量还是非空接口类型变量，一旦变量值为 nil，那么它们内部表示均为(0x0,0x0)，即类型信息和数据信息均为空。因此上面的变量 i 和 err 等值判断为 true。
空接口类型变量
func main() {
var eif1 interface{}
var eif2 interface{}
n, m := 17, 18eif1 = n
eif2 = mprintln("eif1:", eif1)
println("eif2:", eif2)
println("eif1 = eif2:", eif1 == eif2)eif2 = 17
println("eif1:", eif1)
println("eif2:", eif2)
println("eif1 = eif2:", eif1 == eif2)eif2 = int64(17)
println("eif1:", eif1)
println("eif2:", eif2)
println("eif1 = eif2:", eif1 == eif2)
}// 输出结果eif1: (0x10ac580,0xc00007ef48)
eif2: (0x10ac580,0xc00007ef40)
eif1 = eif2: false
eif1: (0x10ac580,0xc00007ef48)
eif2: (0x10ac580,0x10eb3d0)
eif1 = eif2: true
eif1: (0x10ac580,0xc00007ef48)
eif2: (0x10ac640,0x10eb3d8)
eif1 = eif2: false从输出结果可以看到：对于空接口类型变量，只有在 _type 和 data 所指数据内容一致（不是数据指针的值一致）的情况下，两个空接口类型变量才相等。
Go 在创建 eface 时一般会为 data 重新分配内存空间，将动态类型变量的值复制到这块内存空间，并将 data 指针指向这块内存空间。因此我们在多数情况下看到的 data 指针值是不同的。但 Go 对于 data 的分配是有优化的，也不是每次都分配新内存空间，就像上面的 eif2 的 0x10eb3d0 和 0x10eb3d8 两个 data 指针值，显然是直接指向了一块事先创建好的静态数据区。非空接口类型变量
func main() {
var err1 error
var err2 error
err1 = (*T)(nil)
println("err1:", err1)
println("err1 = nil:", err1 == nil)err1 = T(5)
err2 = T(6)
println("err1:", err1)
println("err2:", err2)
println("err1 = err2:", err1 == err2)err2 = fmt.Errorf("%d\n", 5)
println("err1:", err1)
println("err2:", err2)
println("err1 = err2:", err1 == err2)
}// 输出结果err1: (0x10ed120,0x0)
err1 = nil: false
err1: (0x10ed1a0,0x10eb310)
err2: (0x10ed1a0,0x10eb318)
err1 = err2: false
err1: (0x10ed1a0,0x10eb310)
err2: (0x10ed0c0,0xc000010050)
err1 = err2: false与空接口类型变量一样，只有在 tab 和 data 所指数据内容一致的情况下，两个非空接口类型变量之间才能画等号。
空接口类型变量与非空接口类型变量
func main() {
var eif interface{} = T(5)
var err error = T(5)
println("eif:", eif)
println("err:", err)
println("eif = err:", eif == err)err = T(6)
println("eif:", eif)
println("err:", err)
println("eif = err:", eif == err)
}// 输出结果eif: (0x10b3b00,0x10eb4d0)
err: (0x10ed380,0x10eb4d8)
eif = err: true
eif: (0x10b3b00,0x10eb4d0)
err: (0x10ed380,0x10eb4e0)
eif = err: false空接口类型变量和非空接口类型变量内部表示的结构有所不同，似乎一定不能相等。但 Go 在进行等值比较时，类型比较使用的是 eface 的 _type 和 iface 的 tab._type，因此就像我们在这个例子中看到的那样，当 eif 和 err 都被赋值为 T(5) 时，两者之间是相等的。
类型转换
常规变量转换接口变量 先看代码示例：
import "fmt"type T struct {
n int
s string
}func (T) M1() {}
func (T) M2() {}type NonEmptyInterface interface {
M1()
M2()
}func main() {
var t = T{
n: 17,
s: "hello, interface",
}
var ei interface{}
ei = tvar i NonEmptyInterface
i = t
fmt.Println(ei)
fmt.Println(i)
}使用
go tool compile -S 命令查看生成的汇编代码，可以看到这两个转换过程对应了 runtime 包的两个函数：......
0x0050 00080 (main.go:24)CALLruntime.convT2E(SB)
......
0x0089 00137 (main.go:27)CALLruntime.convT2I(SB)
......这两个函数的源码如下：
// $GOROOT/src/runtime/iface.go
func convT2E(t *_type, elem unsafe.Pointer) (e eface) {
if raceenabled {
raceReadObjectPC(t, elem, getcallerpc(), funcPC(convT2E))
}
if msanenabled {
msanread(elem, t.size)
}
x := mallocgc(t.size, t, true)
typedmemmove(t, x, elem)
e._type = t
e.data = https://www.it610.com/article/x
return
}func convT2I(tab *itab, elem unsafe.Pointer) (i iface) {
t := tab._type
if raceenabled {
raceReadObjectPC(t, elem, getcallerpc(), funcPC(convT2I))
}
if msanenabled {
msanread(elem, t.size)
}
x := mallocgc(t.size, t, true)
typedmemmove(t, x, elem)
i.tab = tab
i.data = x
return
}convT2E 用于将任意类型转换为一个 eface，convT2I 用于将任意类型转换为一个 iface。两个函数的实现逻辑相似，主要思路就是根据传入的类型信息（convT2E 的 _type 和 convT2I 的 tab._type）分配一块内存空间，并将 elem 指向的数据复制到这块内存空间中，最后传入的类型信息作为返回值结构中的类型信息，返回值结构中的数据指针指向新分配的那块内存空间。
那么 convT2E 和 convT2I 函数的类型信息从何而来？这些都依赖 Go 编译器的工作。Go 也在不断转换操作进行优化，包括对常见类型（如整型、字符串、切片等）提供一系列快速转换函数：
// $GOROOT/src/cmd/compile/internal/gc/builtin/runtime.go
func convT16(val any) unsafe.Pointer// val必须是一个 uint-16 相关类型的参数
func convT32(val any) unsafe.Pointer// val必须是一个 unit-32 相关类型的参数
func convT64(val any) unsafe.Pointer// val必须是一个 unit-64 相关类型的参数
func convTstring(val any) unsafe.Pointer // val必须是一个字符串类型的参数
func convTslice(val any) unsafe.Pointer// val必须是一个切片类型的参数编译器知道每个要转换为接口类型变量的动态类型变量的类型，会根据这一类型选择适当的 convT2X 函数。
接口变量互相转换 接口之间互相转换的前提是类型兼容，也就是都实现了接口定义的方法。下面我们来看一下运行时转换接口类型的方法：
func convI2I(inter *interfacetype, i iface) (r iface) {
tab := i.tab
if tab == nil {
return
}
if tab.inter == inter {
r.tab = tab
r.data = https://www.it610.com/article/i.data
return
}
r.tab = getitab(inter, tab._type, false)
r.data = i.data
return
}代码比较简单，函数参数 inter 表示接口类型，i 表示绑定了动态类型的接口变量，返回值 r 就是需要转换的新的 iface。通过前面的分析，我们知道 iface 是由 tab 和 data 两个字段组成。所以，convI2I 函数真正要做的事就是找到并设置好新 iface 的 tab 和 data，就大功告成了。
我们还知道，tab 是由接口类型 interfacetype 和 实体类型 _type 组成的。所以最关键的语句是
r.tab = getitab(inter, tab._type, false)，来看一下 getitab 的核心代码：func getitab(inter *interfacetype, typ *_type, canfail bool) *itab {
var m *itabt := (*itabTableType)(atomic.Loadp(unsafe.Pointer(&itabTable)))
if m = t.find(inter, typ);
m != nil {
goto finish
}lock(&itabLock)
if m = itabTable.find(inter, typ);
m != nil {
unlock(&itabLock)
goto finish
}m = (*itab)(persistentalloc(unsafe.Sizeof(itab{})+uintptr(len(inter.mhdr)-1)*sys.PtrSize, 0, &memstats.other_sys))
m.inter = inter
m._type = typm.hash = 0
m.init()
itabAdd(m)
unlock(&itabLock)
finish:
if m.fun[0] != 0 {
return m
}
if canfail {
return nil
}panic(&TypeAssertionError{concrete: typ, asserted: &inter.typ, missingMethod: m.init()})
}- 调用 atomic.Loadp 方法加载并查找现有的 itab hash table，看看是否是否可以找到所需的 itab 元素。
- 若没有找到，则调用 lock 方法对 itabLock 上锁，并再查找一次。
- 若找到，则跳到 finish 标识的收尾步骤。
- 若没有找到，则新生成一个 itab 元素，并调用 itabAdd 方法新增到全局的 hash table 中。
- 返回所需的 itab。
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