【Go】Go基础(九):接口(Interfaces)与反射(reflection)

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一、接口(interfaces)
1、概述

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

}

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)。

2、例子:
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()。

3、 接口嵌套

接口嵌套接口
一个接口可以包含一个或多个其他的接口,这相当于直接将这些内嵌接口的方法列举在外层接口中一样。

比如接口 File 包含了 ReadWrite 和 Lock 的所有方法,它还额外有一个 Close() 方法。

type ReadWrite interface {
    Read(b Buffer) bool
    Write(b Buffer) bool
}

type Lock interface {
    Lock()
    Unlock()
}

type File interface {
    ReadWrite
    Lock
    Close()
}
4、 类型断言:如何检测和转换接口变量的类型
if v, ok := varI.(T); ok {  // checked type assertion
    Process(v)
    return
}

if _, ok := varI.(T); ok {
    // ...
}

varI 必须是一个接口变量,否则编译器会报错:invalid type assertion: varI.(T) (non-interface type (type of varI) on left)

5、 类型判断:type-switch
switch t := areaIntf.(type) {
case *Square:
	fmt.Printf("Type Square %T with value %v\n", t, t)
case *Circle:
	fmt.Printf("Type Circle %T with value %v\n", t, t)
case nil:
	fmt.Printf("nil value: nothing to check?\n")
default:
	fmt.Printf("Unexpected type %T\n", t)
}

//仅仅是测试变量的类型,不用它的值,那么就可以不需要赋值语句,比如:

switch areaIntf.(type) {
case *Square:
	// TODO
case *Circle:
	// TODO
...
default:
	// TODO
}
6、 测试一个值是否实现了某个接口

假定 v 是一个值,然后我们想测试它是否实现了 Stringer 接口,可以这样做:

type Stringer interface {
    String() string
}

if sv, ok := v.(Stringer); ok {
    fmt.Printf("v implements String(): %s\n", sv.String()) // note: sv, not v
}
7、使用方法集与接口

总结

在接口上调用方法时,必须有和方法定义时相同的接收者类型或者是可以从具体类型 P 直接可以辨识的:

指针方法可以通过指针调用
值方法可以通过值调用
接收者是值的方法可以通过指针调用,因为指针会首先被解引用
接收者是指针的方法不可以通过值调用,因为存储在接口中的值没有地址
将一个值赋值给一个接口时,编译器会确保所有可能的接口方法都可以在此值上被调用,
因此不正确的赋值在编译期就会失败。

Go 语言规范定义了接口方法集的调用规则:

类型 *T 的可调用方法集包含接受者为 *T 或 T 的所有方法集
类型 T 的可调用方法集包含接受者为 T 的所有方法
类型 T 的可调用方法集不包含接受者为 *T 的方法
8、空接口
type Any interface {}

通过空接口测试变量类型

package main

import "fmt"

type specialString string

var whatIsThis specialString = "hello"

func TypeSwitch() {
	testFunc := func(any interface{}) {
		switch v := any.(type) {
		case bool:
			fmt.Printf("any %v is a bool type", v)
		case int:
			fmt.Printf("any %v is an int type", v)
		case float32:
			fmt.Printf("any %v is a float32 type", v)
		case string:
			fmt.Printf("any %v is a string type", v)
		case specialString:
			fmt.Printf("any %v is a special String!", v)
		default:
			fmt.Println("unknown type!")
		}
	}
	testFunc(whatIsThis)
}

func main() {
	TypeSwitch()
}

输出:

any hello is a special String!
二、反射包 reflect

反射是用程序检查其所拥有的结构,尤其是类型的一种能力;这是元编程的一种形式。反射可以在运行时检查类型和变量,例如它的大小、方法和 动态 的调用这些方法。
reflect.TypeOf 和 reflect.ValueOf,返回被检查对象的类型和值。

Kind():反射可以从接口值反射到对象,也可以从对象反射回接口值。

v:=reflect.ValueOf(x),那么 v.Kind() 返回 reflect.Float64
Kind 总是返回底层类型:
type MyInt int
var m MyInt = 5
v := reflect.ValueOf(m)
方法 v.Kind() 返回 reflect.Int。
CanSet():
Elem():
SetFloat():
有些时候需要反射一个结构类型。NumField() 方法返回结构内的字段数量;通过一个 for 循环用索引取得每个字段的值 Field(i)。

空接口和函数重载
在 Go 语言中函数重载可以用可变参数 …T 作为函数最后一个参数来实现。
如果我们把 T 换为空接口,那么可以知道任何类型的变量都是满足 T (空接口)类型的,这样就允许我们传递任何数量任何类型的参数给函数,即重载的实际含义。

函数 fmt.Printf 就是这样做的:

fmt.Printf(format string, a ...interface{}) (n int, errno error)
三、总结:Go 中的面向对象

我们总结一下前面看到的:Go 没有类,而是松耦合的类型、方法对接口的实现。
OO 语言最重要的三个方面分别是:封装,继承和多态,在 Go 中它们是怎样表现的呢?
封装(数据隐藏):和别的 OO 语言有 4 个或更多的访问层次相比,Go 把它简化为了 2 层:

1)包范围内的:通过标识符首字母小写,对象 只在它所在的包内可见
2)可导出的:通过标识符首字母大写,对象 对所在包以外也可见

类型只拥有自己所在包中定义的方法。

继承:用组合实现:内嵌一个(或多个)包含想要的行为(字段和方法)的类型;多重继承可以通过内嵌多个类型实现
多态:用接口实现:某个类型的实例可以赋给它所实现的任意接口类型的变量。类型和接口是松耦合的,并且多重继承可以通过实现多个接口实现。Go 接口不是 Java 和 C# 接口的变体,而且接口间是不相关的,并且是大规模编程和可适应的演进型设计的关键。

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