# 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：

```go
type Namer interface {
    Method1(param_list) return_type
    Method2(param_list) return_type
    ...
}
```

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 `er` 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。

![](images/11.1_fig11.1.jpg?raw=true)

此处的方法指针表是通过运行时反射能力构建的。

类型（比如结构体）可以实现某个接口的方法集；这个实现可以描述为，该类型的变量上的每一个具体方法所组成的集合，包含了该接口的方法集。实现了 `Namer` 接口的类型的变量可以赋值给 `ai`（即 `receiver` 的值），方法表指针（method table ptr）就指向了当前的方法实现。当另一个实现了 `Namer` 接口的类型的变量被赋给 `ai`，`receiver` 的值和方法表指针也会相应改变。

**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](examples/chapter_11/interfaces.go)：

```go
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()`。

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：

    cannot use sq1 (type *Square) as type Shaper in assignment:
    *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](examples/chapter_11/interfaces_poly.go)：

```go
package main

import "fmt"

type Shaper interface {
	Area() float32
}

type Square struct {
	side float32
}

func (sq *Square) Area() float32 {
	return sq.side * sq.side
}

type Rectangle struct {
	length, width float32
}

func (r Rectangle) Area() float32 {
	return r.length * r.width
}

func main() {

	r := Rectangle{5, 3} // Area() of Rectangle needs a value
	q := &Square{5}      // Area() of Square needs a pointer
	// shapes := []Shaper{Shaper(r), Shaper(q)}
	// or shorter
	shapes := []Shaper{r, q}
	fmt.Println("Looping through shapes for area ...")
	for n, _ := range shapes {
		fmt.Println("Shape details: ", shapes[n])
		fmt.Println("Area of this shape is: ", shapes[n].Area())
	}
}
```

输出：

    Looping through shapes for area ...
    Shape details:  {5 3}
    Area of this shape is:  15
    Shape details:  &{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](examples/chapter_11/valuable.go)：

```go
package main

import "fmt"

type stockPosition struct {
	ticker     string
	sharePrice float32
	count      float32
}

/* method to determine the value of a stock position */
func (s stockPosition) getValue() float32 {
	return s.sharePrice * s.count
}

type car struct {
	make  string
	model string
	price float32
}

/* method to determine the value of a car */
func (c car) getValue() float32 {
	return c.price
}

/* contract that defines different things that have value */
type valuable interface {
	getValue() float32
}

func showValue(asset valuable) {
	fmt.Printf("Value of the asset is %f\n", asset.getValue())
}

func main() {
	var o valuable = stockPosition{"GOOG", 577.20, 4}
	showValue(o)
	o = car{"BMW", "M3", 66500}
	showValue(o)
}
```

输出：

    Value of the asset is 2308.800049
    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`:

```go
type Reader interface {
    Read(p []byte) (n int, err error)
}
```

定义变量 `r`：` var r io.Reader`

那么就可以写如下的代码：

```go
	var r io.Reader
	r = os.Stdin    // see 12.1
	r = bufio.NewReader(r)
	r = new(bytes.Buffer)
	f,_ := os.Open("test.txt")
	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](exercises/chapter_11/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](exercises/chapter_11/interfaces_poly2.go)：

a) 扩展 [interfaces_poly.go](exercises/chapter_11/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](10.6.md) 中的例子来说明覆写。

## 链接

- [目录](directory.md)
- 上一节：[接口 (Interfaces) 与反射 (reflection)](11.0.md)
- 下一节：[接口嵌套接口](11.2.md)