Go語(yǔ)言接口與多態(tài)詳細(xì)介紹

更新時(shí)間：2024年09月26日 12:20:53 作者：景天科技苑

Go語(yǔ)言的接口類(lèi)型是一組方法定義的集合,它體現(xiàn)了多態(tài)性、高內(nèi)聚和低耦合的設(shè)計(jì)思想,接口通過(guò)interface關(guān)鍵字定義,無(wú)需實(shí)現(xiàn)具體方法,任何實(shí)現(xiàn)了接口所有方法的類(lèi)型即視為實(shí)現(xiàn)了該接口,感興趣的朋友一起看看吧

接口與多態(tài)

1. 接口

1. 接口的定義

1、Go語(yǔ)言提供了接口數(shù)據(jù)類(lèi)型。
2、接口就是把一些共性的方法集合在一起定義。
3、如果有實(shí)現(xiàn)類(lèi)將接口定義的方法全部實(shí)現(xiàn)了，那么就代表實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口
4、隱式實(shí)現(xiàn) Go ，假設(shè)A實(shí)現(xiàn)了B接口中的所有方法，不需要顯示聲明
5、接口是方法的定義集合，不需要實(shí)現(xiàn)具體的方法內(nèi)容。名字約束

在Go語(yǔ)言中，接口（Interface）是一個(gè)重要的特性，它允許我們定義一組方法但不實(shí)現(xiàn)它們，任何類(lèi)型只要實(shí)現(xiàn)了這些方法，就被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)了該接口。
接口體現(xiàn)了程序設(shè)計(jì)的多態(tài)、高內(nèi)聚、低耦合的思想，是實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊讨卸鄳B(tài)性的關(guān)鍵工具。

接口通過(guò)interface關(guān)鍵字定義，它是一組方法的集合。接口中的方法沒(méi)有實(shí)現(xiàn)體，即它們沒(méi)有具體的實(shí)現(xiàn)代碼。一個(gè)類(lèi)型只要實(shí)現(xiàn)了接口中的所有方法，就認(rèn)為該類(lèi)型實(shí)現(xiàn)了該接口。
如果一個(gè)結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口所有的方法，那這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是這個(gè)接口類(lèi)型的

2. 接口應(yīng)用代碼示例

接口的基本語(yǔ)法如下：

type 接口名 interface {  
    方法名1(參數(shù)列表1) 返回值列表1  
    方法名2(參數(shù)列表2) 返回值列表2  
    ...  
}

package main
import (
    "fmt"
)
// 接口： USB、typec、插座
// 1、Go語(yǔ)言提供了接口數(shù)據(jù)類(lèi)型。
// 2、接口就是把一些共性的方法集合在一起定義。
// 3、如果有實(shí)現(xiàn)類(lèi)將接口定義的方法全部實(shí)現(xiàn)了，那么就代表實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口
// 4、隱式實(shí)現(xiàn) Go ，假設(shè)A實(shí)現(xiàn)了B接口中的所有方法，不需要顯示聲明
// 5、接口是方法的定義集合，不需要實(shí)現(xiàn)具體的方法內(nèi)容。名字約束
// USB 接口的定義 interface 來(lái)定義，方法太多了，要?dú)w類(lèi)，方法的集合
type USB interface { // 接口，方法的集合
    input()  // 輸入方法
    output() // 輸出方法
}
// Mouse 結(jié)構(gòu)體
type Mouse struct {
    name string
}
// 結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了接口的全部方法就代表實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口，否則不算實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口
func (mouse Mouse) output() {
    fmt.Println(mouse.name, "鼠標(biāo)輸出")
}
func (mouse Mouse) input() {
    fmt.Println(mouse.name, "鼠標(biāo)輸入")
}
// 接口調(diào)用測(cè)試
func test(u USB) {
    u.input()
    u.output()
}
func main() {
    // 通過(guò)傳入接口實(shí)現(xiàn)類(lèi)來(lái)進(jìn)行調(diào)用
    m1 := Mouse{name: "羅技"}
    // test 參數(shù) USB 類(lèi)型，如果一個(gè)結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口所有的方法，那這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是這個(gè)接口類(lèi)型的
    test(m1)
    //也可以單獨(dú)測(cè)試接口
    //m1.input()
    k1 := KeyBoard{name: "雷蛇"}
    test(k1)
    // 定義高級(jí)類(lèi)型  k1就升級(jí)了  KeyBoard --> USB  向上轉(zhuǎn)型
    var usb USB
    usb = k1
    fmt.Println(usb)
    // 接口是無(wú)法使用實(shí)現(xiàn)類(lèi)的屬性的
    //fmt.Println(usb.name)
}
// KeyBoard 結(jié)構(gòu)體
type KeyBoard struct {
    name string
}
// 結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了接口的全部方法就代表實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口，否則不算實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口
func (key KeyBoard) output() {
    fmt.Println(key.name, "鍵盤(pán)輸出")
}
func (key KeyBoard) input() {
    fmt.Println(key.name, "鍵盤(pán)輸入")
}

帶有參數(shù)和返回值的接口

package main
import "fmt"
// Tongxin 定義接口
type Tongxin interface {
    //定義帶有參數(shù)和返回值的方法
    dadianhua(youdian bool) string
    jieidanhua(youdian bool) string
}
// People 定義結(jié)構(gòu)體
type People struct {
    name  string
    age   int
    phone string
}
// 實(shí)現(xiàn)接口
func (p People) dadianhua(youdian bool) string {
    if youdian {
        return fmt.Sprintf("%v 打了電話", p.name)
    } else {
        return fmt.Sprintf("打電話時(shí)手機(jī)沒(méi)電了")
    }
}
func (p People) jieidanhua(youdian bool) string {
    if youdian {
        return fmt.Sprintf("%v 接了電話", p.name)
    } else {
        return fmt.Sprintf("接電話時(shí)手機(jī)沒(méi)電了")
    }
}
// 接口測(cè)試，有傳參，有返回值
func testdianhua(phone Tongxin) {
    str1 := phone.dadianhua(false)
    str2 := phone.jieidanhua(true)
    fmt.Println(str1, str2)
}
func main() {
    //創(chuàng)建對(duì)象
    p := People{"jingtian", 18, "18898985898"}
    //如果一個(gè)結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口所有的方法，那這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是這個(gè)接口類(lèi)型的
    testdianhua(p)
}

2. 模擬多態(tài)

多態(tài)是指相同的接口（方法）可以表現(xiàn)出不同的行為。在Go語(yǔ)言中，通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)多態(tài)。
在Go語(yǔ)言中，接口定義了一組方法的集合，但不實(shí)現(xiàn)它們，而是由具體的類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)這些方法。
任何實(shí)現(xiàn)了接口中所有方法的類(lèi)型都被視為該接口的實(shí)現(xiàn)。接口是Go語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)多態(tài)性的關(guān)鍵。

多態(tài)：一個(gè)事務(wù)有多種形態(tài)
父類(lèi)：動(dòng)物
子類(lèi)：貓
子類(lèi)：狗

貓和狗是多態(tài)的，他們既可以是自己，也可以是動(dòng)物，這個(gè)就是多態(tài)，一個(gè)事務(wù)有多種形態(tài)

Go語(yǔ)言中多態(tài)的實(shí)現(xiàn)
定義接口
首先，我們需要定義一個(gè)接口，該接口包含了一組需要被實(shí)現(xiàn)的方法。例如，我們可以定義一個(gè)Shape接口，用于計(jì)算不同形狀的面積。

type Shape interface {  
    Area() float64  
}

在這個(gè)接口中，我們定義了一個(gè)Area()方法，該方法返回一個(gè)float64類(lèi)型的值，表示形狀的面積。

實(shí)現(xiàn)接口
接下來(lái)，我們需要定義具體的類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。這些類(lèi)型將提供Area()方法的具體實(shí)現(xiàn)。
矩形

type Rectangle struct {  
    Width  float64  
    Height float64  
}  
func (r Rectangle) Area() float64 {  
    return r.Width * r.Height  
}

圓形

type Circle struct {  
    Radius float64  
}  
func (c Circle) Area() float64 {  
    return math.Pi * c.Radius * c.Radius  
}

使用接口進(jìn)行多態(tài)調(diào)用
現(xiàn)在，我們可以使用Shape接口來(lái)創(chuàng)建不同類(lèi)型的形狀對(duì)象，并通過(guò)接口進(jìn)行多態(tài)調(diào)用。

func main() {  
    r := Rectangle{Width: 4, Height: 5}  
    c := Circle{Radius: 3}  
    shapes := []Shape{r, c}  
    for _, shape := range shapes {  
        fmt.Printf("Area: %f\n", shape.Area())  
    }  
}

完整代碼

package main
import (
    "fmt"
    "math"
)
type Shape interface {
    Area() float64
}
// Rectangle 矩形
type Rectangle struct {
    Width  float64
    Height float64
}
func (r Rectangle) Area() float64 {
    return r.Width * r.Height
}
// Circle 圓形
type Circle struct {
    Radius float64
}
func (c Circle) Area() float64 {
    return math.Pi * c.Radius * c.Radius
}
func main() {
    r := Rectangle{Width: 4, Height: 5}
    c := Circle{Radius: 3}
    shapes := []Shape{r, c}
    for _, shape := range shapes {
        fmt.Printf("Area: %f\n", shape.Area())
    }
}

在上面的代碼中，我們創(chuàng)建了一個(gè)shapes切片，該切片包含了不同類(lèi)型的形狀對(duì)象（矩形和圓形）。
然后，我們遍歷shapes切片，并通過(guò)Shape接口調(diào)用Area()方法。由于這兩種形狀都實(shí)現(xiàn)了Shape接口，因此多態(tài)性使我們能夠以一致的方式調(diào)用它們的Area()方法。

多態(tài)案例2：

package main
import "fmt"
// Animal3 定義接口
type Animal3 interface {
    eat()
    sleep()
}
type Dog3 struct {
    name string
}
func (dog Dog3) eat() {
    fmt.Println(dog.name, "--eat")
}
func (dog Dog3) sleep() {
    fmt.Println(dog.name, "--sleep")
}
// 多態(tài)
func main() {
    // Dog 兩重身份：1、Dog   2、Animal ，多態(tài)
    dog1 := Dog3{name: "旺財(cái)"}
    dog1.eat()
    dog1.sleep()
    // Dog 也可以是 Animal
    test2(dog1)
    // 定義一個(gè)類(lèi)型可以為接口類(lèi)型的變量
    // 實(shí)際上所有實(shí)現(xiàn)類(lèi)都可以賦值給這個(gè)對(duì)象
    var animal Animal3 // 模糊的 -- 具體化，將具體的實(shí)現(xiàn)類(lèi)賦值給他，才有意義
    animal = dog1
    //接口是無(wú)法使用實(shí)現(xiàn)類(lèi)的屬性的
    test2(animal)
}
// Animal 接口
func test2(a Animal3) {
    a.eat()
    a.sleep()
}

接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)都擁有多態(tài)特性：除了自己本身還是他對(duì)應(yīng)接口的類(lèi)型。

3. 空接口

空接口interface{}不包含任何方法，因此任何類(lèi)型都實(shí)現(xiàn)了空接口?？战涌诳梢员灰暈槟苎b入任意數(shù)量、任意數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)容器。
因此空接口可以存儲(chǔ)任何的類(lèi)型
空接口不好記，因此在新版本go中起了個(gè)名字，叫any

interface{}  == any

之所以我們的fmt.Println能打印所有東西，就是因?yàn)樗鼈魅氲膮?shù)就是any，而any的類(lèi)型就是空接口

點(diǎn)擊any進(jìn)去看看，就是空接口

package main
import "fmt"
// A 定義空接口
type A interface{}
// Dogg 所有結(jié)構(gòu)體都實(shí)現(xiàn)了空接口A
type Dogg struct {
    name string
}
type Catt struct {
    name string
}
func testNow(a A) {
    fmt.Println(a)
}
// 可以指定定義空接口
// // any is an alias for interface{} and is equivalent to interface{} in all ways.
// type any = interface{}
// 可以傳入任何東西
func testNow2(temp interface{}) {
}
func main() {
    //A類(lèi)型可以是任何類(lèi)型
    var a1 A = Catt{name: "喵喵"}
    var a2 A = Dogg{name: "旺財(cái)"}
    var a3 A = 1
    var a4 A = "景天科技苑"
    fmt.Println(a1)
    fmt.Println(a2)
    fmt.Println(a3)
    fmt.Println(a4)
    testNow(a1)
    // map結(jié)合空接口，就可以存儲(chǔ)任何類(lèi)型數(shù)據(jù)
    map1 := make(map[string]interface{})
    map1["name"] = "dajiang"
    map1["age"] = 18
    fmt.Println(map1)
    // slice，切片定義成空接口類(lèi)型，也可以存放任何類(lèi)型數(shù)據(jù)
    s1 := make([]any, 0, 10)
    s1 = append(s1, 1, "12312", false, a1, a2)
    fmt.Println(s1)
    //數(shù)組空接口，數(shù)組里面的值默認(rèn)是nil，也可以存放任何數(shù)據(jù)類(lèi)型
    var arr [4]interface{}
    fmt.Println(arr)
    arr[0] = 3
    arr[1] = "2"
    arr[2] = s1
    arr[3] = true
    fmt.Println(arr)
}

4. 接口嵌套

接口可以嵌套其他接口，即一個(gè)接口可以繼承多個(gè)別的接口。這時(shí)，如果要實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口，必須實(shí)現(xiàn)它繼承的所有接口的方法。

package main
import (
    "fmt"
)
type AA interface {
    test1()
}
type BB interface {
    test2()
}
// CC 接口嵌套  CC :  test1()/test2()/test3()
// 如果要實(shí)現(xiàn)接口CC，那么需要實(shí)現(xiàn)這個(gè)三個(gè)方法。那這個(gè)對(duì)象就有3個(gè)接口可以轉(zhuǎn)型。
type CC interface {
    AA // 導(dǎo)入AA接口中的方法
    BB
    test3()
}
// Dog7 編寫(xiě)一個(gè)結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)接口CC
type Dog7 struct {
}
func (dog Dog7) test1() {
    fmt.Println("test1")
}
func (dog Dog7) test2() {
    fmt.Println("test2")
}
func (dog Dog7) test3() {
    fmt.Println("test3")
}
func main() {
    // dog 擁有4種形態(tài)： Dog7 、CC 、 BB 、 AA
    var dog Dog7 = Dog7{}
    dog.test1()
    dog.test2()
    dog.test3()
    // 接口對(duì)象只能調(diào)用自己接口里面的方法
    var a AA = dog
    a.test1()
    //a.test2() // 向上轉(zhuǎn)型之后只能調(diào)用它自己對(duì)應(yīng)的方法
    var b BB = dog
    b.test2()
    //c三個(gè)方法都可以調(diào)用
    var c CC = dog
    c.test1()
    c.test2()
    c.test3()
}

5. 接口斷言

接口斷言用于檢查接口變量是否持有特定類(lèi)型的值，并獲取該值。被斷言的對(duì)象必須是接口類(lèi)型，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)
它有兩種形式：不安全斷言和類(lèi)型安全的斷言。

不安全斷言
instance := 接口對(duì)象.(實(shí)際類(lèi)型)
如果不滿足類(lèi)型斷言，程序?qū)l(fā)生panic報(bào)錯(cuò)。

package main
import "fmt"
// 斷言  t := i.(T)   t：t就是i接口是T類(lèi)型的  i：接口   T:類(lèi)型
// 語(yǔ)法：t,ok:= i.(T) ok 隱藏返回值，如果斷言成功 ok就是true、否則就是false
func main() {
    //assertsString("11111111111")
    assertsString(true) // panic: interface conversion: interface {} is bool, not string
}
// 判斷一個(gè)變量是不是string類(lèi)型的
func assertsString(i interface{}) {
    // 如果斷言失敗，則會(huì)拋出 panic 恐慌，程序就會(huì)停止執(zhí)行。
    s := i.(string)
    fmt.Println(s)
}

類(lèi)型安全的斷言
instance, ok := 接口對(duì)象.(實(shí)際類(lèi)型)
語(yǔ)法：t,ok:= i.(T) ok 隱藏返回值，如果斷言成功 ok就是true、否則就是false
如果斷言失敗，ok將會(huì)是false，而instance將會(huì)是類(lèi)型的零值，并且不會(huì)觸發(fā)panic。

接口斷言代碼示例

package main
import "fmt"
// 斷言  t := i.(T)   t：t就是i接口是T類(lèi)型的  i：接口   T:類(lèi)型
// 語(yǔ)法：t,ok:= i.(T) ok 隱藏返回值，如果斷言成功 ok就是true、否則就是false
func main() {
    //assertsString("11111111111")
    assertsInt("中國(guó)")
}
// 斷言失敗的情況，我們希望程序不會(huì)停止。
func assertsInt(i any) {
    r, ok := i.(int)
    if ok {
        fmt.Println("是我們期望的結(jié)果 int")
        fmt.Println(r)
    } else {
        fmt.Println("不是我們期望的結(jié)果，無(wú)法執(zhí)行預(yù)期操作")
    }
}

多個(gè)預(yù)期結(jié)果判斷
通過(guò)switch來(lái)判斷 switch i.(T)

i 必須是接口類(lèi)型
i.(type)必須在switch中使用

package main
import "fmt"
// 通過(guò)switch來(lái)判斷  switch i.(T)
type I interface{}
// 如果斷言的類(lèi)型同時(shí)實(shí)現(xiàn)了switch 多個(gè)case匹配，默認(rèn)使用第一個(gè)case
// 所以要把范圍更小的匹配放前面
func testAssert(i interface{}) {
    // switch i.(type) 接口斷言
    //i.(type)必須在switch中使用
    switch i.(type) {
    case string:
        fmt.Println("變量為string類(lèi)型")
    case int:
        fmt.Println("變量為int類(lèi)型")
    case nil:
        fmt.Println("變量為nil類(lèi)型")
    case map[string]int:
        fmt.Println("map類(lèi)型")
    case interface{}:
        fmt.Println("變量為interface{}類(lèi)型")
    //空接口與I一樣
    case I:
        fmt.Println("變量為I類(lèi)型")
    // .....
    default:
        fmt.Println("未知類(lèi)型")
    }
}
func main() {
    testAssert("string")
    testAssert(1)
    var i I      // 沒(méi)有初始化空接口時(shí)，默認(rèn)值為 nil類(lèi)型 不屬于I類(lèi)型
    var i2 I = 1 // 只有賦值了之后，才是對(duì)應(yīng)的類(lèi)型
    testAssert(i)
    testAssert(i2)
    //map類(lèi)型
    j := make(map[string]int)
    testAssert(j)
}