Go基础教程系列之Go接口使用详解 Go基础教程系列之Go接口使用详

接口用法简介接口(interface)是一种类型，用来定义行为(方法)。

type Namer interface {my_method1()my_method2(para)my_method3(para) return_type...}

但这些行为不会在接口上直接实现，而是需要用户自定义的方法来实现。所以，在上面的Namer接口类型中的方法my_methodN都是没有实际方法体的，仅仅只是在接口Namer中存放这些方法的签名(签名 = 函数名+参数(类型)+返回值(类型))。
当用户自定义的类型实现了接口上定义的这些方法，那么自定义类型的值(也就是实例)可以赋值给接口类型的值(也就是接口实例)。这个赋值过程使得接口实例中保存了用户自定义类型实例。
例如：

package mainimport ( "fmt")// Shaper 接口类型type Shaper interface { Area() float64}// Circle struct类型type Circle struct { radius float64}// Circle类型实现Shaper中的方法Area()func (c *Circle) Area() float64 { return 3.14 * c.radius * c.radius}// Square struct类型type Square struct { length float64}// Square类型实现Shaper中的方法Area()func (s *Square) Area() float64 { return s.length * s.length}func main() { // Circle类型的指针类型实例 c := new(Circle) c.radius = 2.5 // Square类型的值类型实例 s := Square{3.2} // Sharpe接口实例ins1，它自身是指针类型的 var ins1 Shaper // 将Circle实例c赋值给接口实例ins1 // 那么ins1中就保存了实例c ins1 = c fmt.Println(ins1) // 使用类型推断将Square实例s赋值给接口实例 ins2 := s fmt.Println(ins2)}

上面将输出：

&{2.5}{3.2}

从上面输出结果中可以看出，两个接口实例ins1和ins2被分别赋值后，分别保存了指针类型的Circle实例c和值类型的Square实例s。
另外，从上面赋值ins1和ins2的赋值语句上看：

ins1 = cins2 := s

是否说明接口实例ins就是自定义类型的实例？实际上接口是指针类型(指向什么见下文)。这个时候，自定义类型的实例c、s称为具体实例，ins实例是抽象实例，因为ins接口中定义的行为(方法)并没有具体的行为模式，而c、s中的行为是具体的。
因为接口实例ins也是自定义类型的实例，所以当接口实例中保存了自定义类型的实例后，就可以直接从接口上调用它所保存的实例的方法。例如：

fmt.Println(ins1.Area())// 输出19.625fmt.Println(ins2.Area())// 输出10.24

这里ins1.Area()调用的是Circle类型上的方法Area()，ins2.Area()调用的则是Square类型上的方法Area()。这说明Go的接口可以实现面向对象中的多态：可以按需调用名称相同、功能不同的方法。
接口实例中存的是什么前面说了，接口类型是指针类型，但是它到底存放了什么东西？
接口类型的数据结构是2个指针，占用2个机器字长。
当将类型实例c赋值给接口实例ins1后，用println()函数输出ins1和c，比较它们的地址：

println(ins1)println(c)

输出结果：

(0x4ceb00,0xc042068058)0xc042068058

从结果中可以看出，接口实例中包含了两个地址，其中第二个地址和类型实例c的地址是完全相同的。而第二个地址c是Circle的指针类型实例，所以ins中的第二个值也是指针。
ins中的第一个是指针是什么？它所指向的是一个内部表结构iTable，这个Table中包含两部分：第一部分是实例c的类型信息，也就是*Circle，第二部分是这个类型(Circle)的方法集，也就是Circle类型的所有方法(此示例中Circle只定义了一个方法Area())。
所以，如图所示：

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注意，上图中的实例c是指针，是指针类型的Circle实例。
对于值类型的Square实例s，ins2保存的内容则如下图：

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实际上接口实例中保存的内容，在反射(reflect)中体现的淋漓尽致，reflect所有的一切都离不开接口实例保存的内容。
方法集(Method Set)规则官方手册对Method Set的解释：https://golang.org/ref/spec#Method_sets
实例的method set决定了它所实现的接口，以及通过receiver可以调用的方法。
方法集是类型的方法集合，对于非接口类型，每个类型都分两个Method Set：值类型实例是一个Method Set，指针类型的实例是另一个Method Set。两个Method Set由不同receiver类型的方法组成：

实例的类型receiver-------------------------------------- 值类型:T(T Type) 指针类型:*T(T Type)或(T *Type)

也就是说：

值类型的实例的Method Set只由值类型的receiver(T Type)组成
指针类型的实例的Method Set由值类型和指针类型的receiver共同组成，即(T Type)和(T *Type)

这是什么意思呢？从receiver的角度去考虑：

receiver实例的类型---------------------------(T Type)T 或 *T(T *Type)*T

上面的意思是：

receiver是指针类型的方法只可能存在于指针类型的实例方法集中
receiver是值类型的方法既存在于值类型的实例方法集中，也存在于指针类型的方法集中

从实现接口方法的角度上看：

如果某类型实现接口的方法的receiver是(T *Type)类型的，那么只有指针类型的实例*T才算是实现了这个接口，因为这个方法不在值类型的实例T方法集中
如果某类型实现接口的方法的receiver是(T Type)类型的，那么值类型的实例T和指针类型的实例*T都算实现了这个接口，因为这个方法既在值类型的实例T方法集中，也在指针类型的实例*T方法集中

举个例子。接口方法Area()，自定义类型Circle有一个receiver类型为(c *Circle)的Area()方法时，说明实现了接口的方法，但只有Circle实例的类型为指针类型时，这个实例才算是实现了接口，才能赋值给接口实例，才能当作一个接口参数。如下：

package mainimport "fmt"// Shaper 接口类型type Shaper interface { Area() float64}// Circle struct类型type Circle struct { radius float64}// Circle类型实现Shaper中的方法Area()// receiver类型为指针类型func (c *Circle) Area() float64 { return 3.14 * c.radius * c.radius}func main() { // 声明2个接口实例 var ins1, ins2 Shaper // Circle的指针类型实例 c1 := new(Circle) c1.radius = 2.5 ins1 = c1 fmt.Println(ins1.Area()) // Circle的值类型实例 c2 := Circle{3.0} // 下面的将报错 ins2 = c2 fmt.Println(ins2.Area())}

报错结果：

cannot use c2 (type Circle) as type Shaperin assignment:Circle does not implement Shaper (Area method haspointer receiver)

它的意思是，Circle值类型的实例c2没有实现Share接口的Area()方法，它的Area()方法是指针类型的receiver。换句话说，值类型的c2实例的Method Set中没有receiver类型为指针的Area()方法。
所以，上面应该改成：

ins2 = &c2

再声明一个方法，它的receiver是值类型的。下面的代码一切正常。

type Square struct{length float64}// 实现方法Area()，receiver为值类型func (s Square) Area() float64{return s.length * s.length}func main() {var ins3,ins4 Shaper// 值类型的Square实例s1s1 := Square{3.0}ins3 = s1fmt.Println(ins3.Area())// 指针类型的Square实例s2s2 := new(Square)s2.length=4.0ins4 = s2fmt.Println(ins4.Area())}

所以，从struct类型定义的方法的角度去看，如果这个类型的方法有指针类型的receiver方法，则只能使用指针类型的实例赋值给接口变量，才算是实现了接口。如果这个类型的方法全是值类型的receiver方法，则可以随意使用值类型或指针类型的实例赋值给接口变量。下面这两个对应关系，对于理解很有帮助：

实例的类型receiver-------------------------------------- 值类型:T(T Type) 指针类型:*T(T Type)或(T *Type) receiver实例的类型---------------------------(T Type)T 或 *T(T *Type)*T

很经常的，我们会直接使用推断类型的赋值方式(如ins2 := c2)将实例赋值给一个变量，我们以为这个变量是接口的实例，但实际上并不一定。正如上面值类型的c2赋值给ins2，这个ins2将是从c2数据结构拷贝而来的另一个副本数据结构，并非接口实例，但这时通过ins2也能调用Area()方法：

c2 = Circle{3.2}ins2 := c2fmt.Println(ins2.Area())// 正常执行

之所以能调用，是因为Circle类型中有Area()方法，但这不是通过接口去调用的。
所以，在使用接口的时候，应当尽量使用var先声明接口类型的实例，再将类型的实例赋值给接口实例(如var ins1,ins2 Shaper)，或者使用ins1 := Shaper(c1)的方式。这样，如果赋值给接口实例的类型实例没有实现该接口，将会报错。
但是，为什么要限制指针类型的receiver只能是指针类型的实例的Method Set呢？
看下图，假如指针类型的receiver可以组成值类型实例的Method Set，那么接口实例的第二个指针就必须找到值类型的实例的地址。但实际上，并非所有值类型的实例都能获取到它们的地址。

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哪些值类型的实例找不到地址？最常见的是那些简单数据类型的别名类型，如果匿名生成它们的实例，它们的地址就会被Go彻底隐藏，外界找不到这个实例的地址。
例如：

package mainimport "fmt"type myint intfunc (m *myint) add() myint { return *m + 1}func main() { fmt.Println(myint(3).add())}

以下是报错信息：找不到myint(3)的地址

abc\abc.go:11:22: cannot call pointer method on myint(3)abc\abc.go:11:22: cannot take the address of myint(3)

这里的myint(3)是匿名的myint实例，它的底层是简单数据类型int，myint(3)的地址会被彻底隐藏，只会提供它的值对象3。
普通方法和实现接口方法的区别对于普通方法，无论是值类型还是指针类型的实例，都能正常调用，且调用时拷贝的内容都由receiver的类型决定。

func (T Type) method1// 值类型receiverfunc (T *Type) method2// 指针类型receiver

指针类型的receiver决定了无论是值类型还是指针类型的实例，都拷贝实例的指针。值类型的receiver决定了无论是值类型还是指针类型的实例，都拷贝实例本身。
所以，对于person数据结构：

type person struct {}p1 := person{}// 值类型的实例p2 := new(person)// 指针类型的实例

p1.method1()和p2.method1()都是拷贝整个person实例，只不过Go对待p2.method1()时多一个"步骤"：将其解除引用。所以p2.method1()等价于(*p2).method1()。
【Go基础教程系列之Go接口使用详解】p1.method2()和p2.method2()都拷贝person实例的指针，只不过Go对待p1.method2()时多一个"步骤"：创建一个额外的引用。所以，p1.method2()等价于(&p1).method2()。
而类型实现接口方法时，method set规则决定了类型实例是否实现了接口。

receiver实例的类型---------------------------(T Type)T 或 *T(T *Type)*T

对于接口abc、接口方法method1()、method2()和结构person：

type abc interface { method1 method2}type person struct {}func (T person) method1// 值类型receiverfunc (T *person) method2// 指针类型receiverp1 := abc(person)// 接口变量保存值类型实例p2 := abc(&person) // 接口变量保存指针类型实例

p2.method1()、p2.method2()以及p1.method1()都是允许的，都会通过接口实例去调用具体person实例的方法。
但p1.method2()是错误的，因为method2()的receiver是指针类型的，导致p1没有实现接口abc的method2()方法。
接口类型作为参数将接口类型作为参数很常见。这时，那些实现接口的实例都能作为接口类型参数传递给函数/方法。
例如，下面的myArea()函数的参数是n Shaper，是接口类型。

package mainimport ( "fmt")// Shaper 接口类型type Shaper interface { Area() float64}// Circle struct类型type Circle struct { radius float64}// Circle类型实现Shaper中的方法Area()func (c *Circle) Area() float64 { return 3.14 * c.radius * c.radius}func main() { // Circle的指针类型实例 c1 := new(Circle) c1.radius = 2.5 myArea(c1)}func myArea(n Shaper) { fmt.Println(n.Area())}

上面myArea(c1)是将c1作为接口类型参数传递给n，然后调用c1.Area()，因为实现了接口方法，所以调用的是Circle的Area()。
如果实现接口方法的receiver是指针类型的，但却是值类型的实例，将没法作为接口参数传递给函数，原因前面已经解释过了，这种类型的实例没有实现接口。
以接口作为方法或函数的参数，将使得一切都变得灵活且通用，只要是实现了接口的类型实例，都可以去调用它。
用的非常多的fmt.Println()，它的参数也是接口，而且是变长的接口参数：

$ go doc fmt Printlnfunc Println(a ...interface{}) (n int, err error)

每一个参数都会放进一个名为a的Slice中，Slice中的元素是接口类型，而且是空接口，这使得无需实现任何方法，任何东西都可以丢到fmt.Println()中来，至于每个东西怎么输出，那就要看具体情况：由类型的实现的String()方法决定。
接口类型的嵌套接口可以嵌套，嵌套的内部接口将属于外部接口，内部接口的方法也将属于外部接口。
例如，File接口内部嵌套了ReadWrite接口和Lock接口。