接口-学习Go语言

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interfaces.go

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type Abser interface {
    Abs() float64
}

func main() {
    var a Abser
    f := MyFloat(-math.Sqrt2)
    v := Vertex{3, 4}

    a = f  // a MyFloat 实现了 Abser
    a = &v // a *Vertex 实现了 Abser

    // 下面一行,v 是一个 Vertex(而不是 *Vertex)
    // 所以没有实现 Abser。
    a = v

    fmt.Println(a.Abs())
}

type MyFloat float64

func (f MyFloat) Abs() float64 {
    if f < 0 {
        return float64(-f)
    }
    return float64(f)
}

type Vertex struct {
    X, Y float64
}

func (v *Vertex) Abs() float64 {
    return math.Sqrt(v.X*v.X + v.Y*v.Y)
}

笔记

接口类型 是由一组方法签名定义的集合。

接口类型的变量可以保存任何实现了这些方法的值。

*注意:* 示例代码的 22 行存在一个错误。由于 Abs 方法只为 *Vertex (指针类型)定义,因此 Vertex(值类型)并未实现 Abser。
  1. 本例中,申明了一个Abser的接口,要求实现一个Abs的方法,不带参数,返回值为float64
  2. 根据结构体Vertex的方法签名,参数值为v *Vertex,故v的类型应该也是*Vertex
  3. 方法1为39行修改为a=&v
  4. 方法2注释35,39行修改为a=v,32行修改为v := &Vertex{3, 4}
  5. 这个接口的申明可比PHP里面的复杂多了。
  6. 为什么要设计这么复杂的接口呢?来一点语法糖吧。

声明不同类型的方法

类型 申明方法 备注
结构体 type Abser struct 申明字段
方法 type MyFloat float64
接口 type Abser interface

interfaces-are-satisfied-implicitly.go

package main

import "fmt"

type I interface {
    M()
}

type T struct {
    S string
}

// 此方法表示类型 T 实现了接口 I,但我们无需显式声明此事。
func (t T) M() {
    fmt.Println(t.S)
}

func main() {
    var i I = T{"hello"}
    i.M()
}

笔记

类型通过实现一个接口的所有方法来实现该接口。既然无需专门显式声明,也就没有“implements”关键字。

隐式接口从接口的实现中解耦了定义,这样接口的实现可以出现在任何包中,无需提前准备。

因此,也就无需在每一个实现上增加新的接口名称,这样同时也鼓励了明确的接口定义。
  1. 和其他语言不一样,实现接口不需要关键字implements,默认全部自动实现接口。
  2. 注意实例中i的类型为I,这个值得注意。
  3. 可以实现多个接口吗?

interface-values.go

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

type I interface {
    M()
}

type T struct {
    S string
}

func (t *T) M() {
    fmt.Println(t.S)
}

type F float64

func (f F) M() {
    fmt.Println(f)
}

func main() {
    var i I

    i = &T{"Hello"}
    describe(i)
    i.M()

    i = F(math.Pi)
    describe(i)
    i.M()
}

func describe(i I) {
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

笔记

在内部,接口值可以看做包含值和具体类型的元组:

(value, type)
接口值保存了一个具体底层类型的具体值。

接口值调用方法时会执行其底层类型的同名方法。
  1. 这里有点类似OOP的多态,根据参数类型不同调用对应的方法。
  2. &T{"Hello"} -> t *T->T srtuct
  3. F(math.Pi) -> f F-> F float64

interface-values-with-nil.go

package main

import "fmt"

type I interface {
    M()
}

type T struct {
    S string
}

func (t *T) M() {
    if t == nil {
        fmt.Println("<nil>")
        return
    }
    fmt.Println(t.S)
}

func main() {
    var i I

    var t *T
    i = t
    describe(i)
    i.M()

    i = &T{"hello"}
    describe(i)
    i.M()
}

func describe(i I) {
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

笔记

即便接口内的具体值为 nil,方法仍然会被 nil 接收者调用。

在一些语言中,这会触发一个空指针异常,但在 Go 中通常会写一些方法来优雅地处理它(如本例中的 M 方法)。

*注意:* 保存了 nil 具体值的接口其自身并不为 nil。
  1. 这个例子中申明了接口I,T的结构体
  2. 根据传递不同类型参数返回不同类型的值。
  3. 注意看不同接口的保存的值
  4. (<nil>, *main.T)
  5. (&{hello}, *main.T)

nil-interface-values.go

package main

import "fmt"

type I interface {
    M()
}

func main() {
    var i I
    describe(i)
    i.M()
}

func describe(i I) {
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

笔记

nil 接口值既不保存值也不保存具体类型。
为 nil 接口调用方法会产生运行时错误,因为接口的元组内并未包含能够指明该调用哪个 **具体** 方法的类型。
1. 这里的nil值如何理解呢?

empty-interafce.go

package main

import "fmt"

func main() {
    var i interface{}
    describe(i)

    i = 42
    describe(i)

    i = "hello"
    describe(i)
}

func describe(i interface{}) {
    fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

笔记

指定了零个方法的接口值被称为 *空接口:*

interface{}
空接口可保存任何类型的值。(因为每个类型都至少实现了零个方法。)

空接口被用来处理未知类型的值。例如,fmt.Print 可接受类型为 interface{} 的任意数量的参数。
  1. 这里的空接口是否就是范型接口了?
  2. 传递任意数量参数的任意类型函数。

type-assertions.go

package main

import "fmt"

func main() {
    var i interface{} = "hello"

    s := i.(string)
    fmt.Println(s)

    s, ok := i.(string)
    fmt.Println(s, ok)

    f, ok := i.(float64)
    fmt.Println(f, ok)

    f = i.(float64) // panic
    fmt.Println(f)
}

笔记

类型断言 提供了访问接口值底层具体值的方式。

t := i.(T)
该语句断言接口值 i 保存了具体类型 T,并将其底层类型为 T 的值赋予变量 t。

若 i 并未保存 T 类型的值,该语句就会触发一个恐慌。
为了 判断 一个接口值是否保存了一个特定的类型,类型断言可返回两个值:其底层值以及一个报告断言是否成功的布尔值。

t, ok := i.(T)
若 i 保存了一个 T,那么 t 将会是其底层值,而 ok 为 true。

否则,ok 将为 false 而 t 将为 T 类型的零值,程序并不会产生恐慌。

请注意这种语法和读取一个映射时的相同之处。
  1. 哪里来的恐慌?按照我的理解是抛出一个异常。
  2. 默认类型断言返回具体类型的值。如果没有保存特定的类型,那么会返回该类型的默认值。
  3. 结论是一定要判断返回的值和类型。

type-switches.go

package main

import "fmt"

func do(i interface{}) {
    switch v := i.(type) {
    case int:
        fmt.Printf("Twice %v is %v\n", v, v*2)
    case string:
        fmt.Printf("%q is %v bytes long\n", v, len(v))
    default:
        fmt.Printf("I don't know about type %T!\n", v)
    }
}

func main() {
    do(21)
    do("hello")
    do(true)
}

笔记

类型选择 是一种按顺序从几个类型断言中选择分支的结构。

类型选择与一般的 switch 语句相似,不过类型选择中的 case 为类型(而非值), 它们针对给定接口值所存储的值的类型进行比较。

switch v := i.(type) {
case T:
    // v 的类型为 T
case S:
    // v 的类型为 S
default:
    // 没有匹配,v 与 i 的类型相同
}
类型选择中的声明与类型断言 i.(T) 的语法相同,只是具体类型 T 被替换成了关键字 type。

此选择语句判断接口值 i 保存的值类型是 T 还是 S。在 T 或 S 的情况下,变量 v 会分别按 T 或 S 类型保存 i 拥有的值。在默认(即没有匹配)的情况下,变量 v 与 i 的接口类型和值相同。
类型判断的方法
类型 实现方法 备注
i.(type) 获取类型
string v,ok := i.(sring) 获取字符串
bool v,ok :=i.(bool) 获取布尔值
float64 v,ok :=i.(float64) 获取浮点数
int v,ok :=i.(int) 获取整型值

stringer.go

package main

import "fmt"

type Person struct {
    Name string
    Age  int
}

func (p Person) String() string {
    return fmt.Sprintf("%v (%v years)", p.Name, p.Age)
}

func main() {
    a := Person{"Arthur Dent", 42}
    z := Person{"Zaphod Beeblebrox", 9001}
    fmt.Println(a, z)
}

笔记

fmt 包中定义的 Stringer 是最普遍的接口之一。

type Stringer interface {
    String() string
}
Stringer 是一个可以用字符串描述自己的类型。fmt 包(还有很多包)都通过此接口来打印值。
  1. 这个例子,实现了一个stringer 的接口,必须有一个String()的方法
  2. 这里就类似于PHP的__toString()魔术方法了,一个类被当成字符串时的输出。

errors.go

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

type MyError struct {
    When time.Time
    What string
}

func (e *MyError) Error() string {
    return fmt.Sprintf("at %v, %s",
        e.When, e.What)
}

func run() error {
    return &MyError{
        time.Now(),
        "it didn't work",
    }
}

func main() {
    if err := run(); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}

笔记

Go 程序使用 error 值来表示错误状态。

与 fmt.Stringer 类似,error 类型是一个内建接口:

type error interface {
    Error() string
}
(与 fmt.Stringer 类似,fmt 包在打印值时也会满足 error。)

通常函数会返回一个 error 值,调用的它的代码应当判断这个错误是否等于 nil 来进行错误处理。

i, err := strconv.Atoi("42")
if err != nil {
    fmt.Printf("couldn't convert number: %v\n", err)
    return
}
fmt.Println("Converted integer:", i)
error 为 nil 时表示成功;非 nil 的 error 表示失败。
  1. 申明了一个MyError的结构体
  2. 添加一个引用参数的函数Error()接口,run函数故意返回一个不是nil的值,输出Error的信息。

reader.go

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "strings"
)

func main() {
    r := strings.NewReader("Hello, Reader!")

    b := make([]byte, 8)
    for {
        n, err := r.Read(b)
        fmt.Printf("n = %v err = %v b = %v\n", n, err, b)
        fmt.Printf("b[:n] = %q\n", b[:n])
        if err == io.EOF {
            break
        }
    }
}

笔记

io 包指定了 io.Reader 接口,它表示从数据流的末尾进行读取。

Go 标准库包含了该接口的许多实现,包括文件、网络连接、压缩和加密等等。

io.Reader 接口有一个 Read 方法:

func (T) Read(b []byte) (n int, err error)
Read 用数据填充给定的字节切片并返回填充的字节数和错误值。在遇到数据流的结尾时,它会返回一个 io.EOF 错误。

示例代码创建了一个 strings.Reader 并以每次 8 字节的速度读取它的输出。
  1. 示例中初始化一个Rreader读取特定的字符串。
  2. 创建一个8个byte字节的数据,每次读取特定长度的字符串,遇到结尾的就break。

images.go

package main

import (
    "fmt"
    "image"
)

func main() {
    m := image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, 100, 100))
    fmt.Println(m.Bounds())
    fmt.Println(m.At(0, 0).RGBA())
}

笔记

image 包定义了 Image 接口:

package image

type Image interface {
    ColorModel() color.Model
    Bounds() Rectangle
    At(x, y int) color.Color
}
*注意:* Bounds 方法的返回值 Rectangle 实际上是一个 image.Rectangle,它在 image 包中声明。

(请参阅文档了解全部信息。)

color.Color 和 color.Model 类型也是接口,但是通常因为直接使用预定义的实现 image.RGBA 和 image.RGBAModel 而被忽视了。这些接口和类型由 image/color 包定义。
  1. 这几个例子都用到接口,接口才是学习go语言的必不可少的知识之一吧。
  2. 图像类的学习和使用

参考链接

  1. 接口
  2. 接口与隐式实现
  3. 接口值
  4. 底层值为 nil 的接口值
  5. nil 接口值
  6. 空接口
  7. 类型断言
  8. 类型选择

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