写在前面
- 嗯,学习
GO
,所以有了这篇文章 - 博文内容为
《GO语言实战》
读书笔记之一 - 主要涉及知识
- 接口是什么
- 方法集(值接收和指针接收)
- 多态
傍晚时分,你坐在屋檐下,看着天慢慢地黑下去,心里寂寞而凄凉,感到自己的生命被剥夺了。当时我是个年轻人,但我害怕这样生活下去,衰老下去。在我看来,这是比死亡更可怕的事。--------王小波
Golang
里面的 多态
是指代码可以根据类型的具体实现采取不同行为的能力。
如果一个类型实现了某个接口,所有使用这个接口的地方,都可以支持这种类型的值
。标准库里有很好的例子,如io
包里实现的流式处理接口。io
包提供了一组构造得非常好的接口和函数,来让代码轻松支持流式数据处理。
只要实现两个接口
,就能利用整个io
包背后的所有强大能力。不过,我们的程序在声明和实现接口时会涉及很多细节。即便实现的是已有接口,也需要了解这些接口是如何工作的。
在探究接口如何工作以及实现的细节之前,我们先来看一下使用标准库里的接口的例子。
标准库
curl 的功能,如
// 这个示例程序展示如何使用 io.Reader 和 io.Writer 接口
// 写一个简单版本的 curl 程序
package mainimport ("fmt""io""net/http""os"
)// init 在 main 函数之前调用
func init() {if len(os.Args) != 2 {fmt.Println("Usage: ./example2 <url>")os.Exit(-1)}
}// main 是应用程序的入口
func main() {// 从 Web 服务器得到响应r, err := http.Get(os.Args[1])if err != nil {fmt.Println(err)return}// 从 Body 复制到 Stdoutio.Copy(os.Stdout, r.Body)if err := r.Body.Close(); err != nil {fmt.Println(err)}
}
http.Response
类型包含一个名为 Body
的字段,这个字段是一个 io.ReadCloser
接口类型的值
io.Copy
函数的第二个参数,接受一个 io.Reader
接口类型的值,这个值表示数据流入的源。Body
字段实现了 io.Reader
接口
io.Copy
的第一个参数是复制到的目标,这个参数必须是一个实现了 io.Writer
接口,os
包里的一个特殊值 Stdout
,表示标准输出设备,已经实现了 io.Writer
接口
如果学过java之类的语言这里横容易理解,类比java中IO读写,低级流包装为高级流进行 IO 处理。
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/local/go/src]
└─$ go run listing34.go
Usage: ./example2 <url>
exit status 255
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/local/go/src]
└─$ go run listing34.go http://localhost:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><meta charset='utf-8' content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1" name="viewport">.....
下面的 Demo
// Sample program to show how a bytes.Buffer can also be used
// 用于 io.Copy 函数
package mainimport ("bytes""fmt""io""os"
)// main is the entry point for the application.
func main() {var b bytes.Buffer// 将字符串写入 Bufferb.Write([]byte("Hello"))// 使用 Fprintf 将字符串拼接到 Bufferfmt.Fprintf(&b, "World!")// 将 Buffer 的内容写到 Stdoutio.Copy(os.Stdout, &b)
}
fmt.Fprintf
函数接受一个 io.Writer
类型的接口值作为其第一个参数,bytes.Buffer
类型的指针实现了 io.Writer
接口,bytes.Buffer
类型的指针也实现了 io.Reader
接口,再次使用 io.Copy
函数
func Fprintf(w io.Writer, format string, a ...any) (n int, err error) {p := newPrinter()p.doPrintf(format, a)n, err = w.Write(p.buf)p.free()return
}
运行代码
┌──[root@liruilongs.github.io]-[/usr/local/go/src]
└─$ go run lsiting35.go
HelloWorld!
io.Writer
和 io.Reader
接口
type Writer interface {Write(p []byte) (n int, err error)
}
type Reader interface {Read(p []byte) (n int, err error)
}
bytes.Buffer
中上面对应接口的实现
func (b *Buffer) Write(p []byte) (n int, err error) {b.lastRead = opInvalidm, ok := b.tryGrowByReslice(len(p))if !ok {m = b.grow(len(p))}return copy(b.buf[m:], p), nil
}
....
func (b *Buffer) Read(p []byte) (n int, err error) {b.lastRead = opInvalidif b.empty() {// Buffer is empty, reset to recover space.b.Reset()if len(p) == 0 {return 0, nil}return 0, io.EOF}n = copy(p, b.buf[b.off:])b.off += nif n > 0 {b.lastRead = opRead}return n, nil
}
实现
接口
是用来定义行为的类型
。这些被定义的行为
不由接口直接实现
,而是通过方法由用户定义的类型实现。也就是我们常讲的实现类
GO
中的类称为 实体类型
,原因是如果离开内部存储的用户定义的类型的实现,接口并没有具体的行为。不像 Java 中有默认方法之类的操作。
并不是所有值都完全等同,用户定义的类型
的值或者指针要满足接口的实现
,需要遵守一些规则
。
展示了在user
类型值赋值后接口变量的值的内部布局。接口值是一个两个字长度的数据结构
,
-
第一个字包含一个
指向内部表的指针。这个内部表叫作iTable,包含了所存储的值的类型信息。
iTable包含了已存储的值的类型信息以及与这个值相关联的一组方法。 -
第二个字是一个指向所存储值的指针。将类型信息和指针组合在一起,就将这两个值组成了一种特殊的关系
一个指针赋值给接口之后发生的变化。在这种情况里,类型信息会 存储一个指向保存的类型的指针
,而接口值第二个字依旧保存指向实体值的指针
方法集
方法集定义了接口的接受规则。
// 这个示例程序展示 Go 语言里如何使用接口
package mainimport ("fmt"
)// notifier 是一个定义了
// 通知类行为的接口
type notifier interface {notify()
}// user 在程序里定义一个用户类型
type user struct {name stringemail string
}// notify 是使用指针接收者实现的方法
func (u *user) notify() {fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>\n",u.name,u.email)
}// main is the entry point for the application.
func main() {// Create a value of type User and send a notification.u := user{"Bill", "bill@email.com"}sendNotification(u)func sendNotification(n notifier) {n.notify()
}
程序虽然看起来没问题,但实际上却无法通过编译
=============================================GOROOT=C:\Program Files\Go #gosetup
GOPATH=C:\Users\liruilong\go #gosetup
"C:\Program Files\Go\bin\go.exe" build -o C:\Users\liruilong\AppData\Local\JetBrains\GoLand2023.2\tmp\GoLand\___go_build_listing36_go.exe C:\Users\liruilong\Documents\GitHub\golang_code\chapter5\listing36\listing36.go #gosetup
# command-line-arguments
.\listing36.go:32:19: cannot use u (variable of type user) as notifier value in argument to sendNotification: user does not implement notifier (method notify has pointer receiver)Compilation finished with exit code 1
根据提示信息我们可以看到:
不能将 u(类型是 user)作为 sendNotification 的参数类型
notifier:user
类型并没有实现 notifier(notify 方法使用指针接收者声明)
要了解用指针接收者来实现接口时为什么 user
类型的值无法实现该接口,需要先了解方法集
。
方法集定义了一组关联到给定类型的值或者指针的方法
。定义方法时使用的接收者
的类型决定了这个方法是关联到值,还是关联到指针,还是两个都关联
规范里描述的方法集
T --> (t T)
*T --> (t T) and (t *T)
反过来从接收者类型的角度来看方法集:
如果使用指针接收者
来实现一个接口
,那么只有指向那个类型的指针
才能够实现对应的接口
。
(t T) --> T and *T
type notifier interface {notify()
}func (u *user) notify() {fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>\n",u.name,u.email)
}
必须使用指针的方式
func main() {u := user{"Bill", "bill@email.com"}sendNotification(&u)
}
func sendNotification(n notifier) {n.notify()
如果使用值接收者
来实现一个接口,那么那个类型的值和指针
都能够实现对应的接口
(t *T) --> *T
type notifier interface {notify()
}func (u user) notify() {fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>\n",u.name,u.email)
}
即下面两种方式都可以的
值调用
func main() {u := user{"Bill", "bill@email.com"}sendNotification(u)
}
func sendNotification(n notifier) {n.notify()
}
指针调用
func main() {u := user{"Bill", "bill@email.com"}sendNotification(&u)
}
func sendNotification(n notifier) {n.notify()
}
现在的问题是,为什么会有这种限制?
package mainimport "fmt"// duration 是一个基于 int 类型的类型
type duration int// 使用更可读的方式格式化 duration 值
func (d *duration) pretty() string {return fmt.Sprintf("Duration: %d", *d)
}// main 是应用程序的入口
func main() {//d := duration(42)//d.pretty()duration(42).pretty()// ./listing46.go:17:不能通过指针调用 duration(42)的方法// ./listing46.go:17: 不能获取 duration(42)的地址
}
上面的代码无法通过编译,duration(42)
,返回的是一个值,并不是一个地址,所以值的方法集只包含使用值的接收者的方法。
# command-line-arguments
.\listing46.go:19:15: cannot call pointer method pretty on durationCompilation finished with exit code 1
事实上,编译器并不是总能自动获得一个值的地址,
因为不是总能获取一个值的地址
,所以值的方法集
只包括了使用值接收者实现的方法
。 而 指针的方法集包括了值接收者和指针接收者
多态
在了解了接口和方法集背后的机制,最后来看一个展示接口的多态行为的例子
// Sample program to show how polymorphic behavior with interfaces.
package mainimport ("fmt"
)type notifier interface {notify()
}
type user struct {name stringemail string
}func (u *user) notify() {fmt.Printf("Sending user email to %s<%s>\n",u.name,u.email)
}type admin struct {name stringemail string
}func (a *admin) notify() {fmt.Printf("Sending admin email to %s<%s>\n",a.name,a.email)
}func main() {bill := user{"Bill", "bill@email.com"}sendNotification(&bill)lisa := admin{"Lisa", "lisa@email.com"}sendNotification(&lisa)
}
func sendNotification(n notifier) {n.notify()
}
如果熟悉面向对象编程,这部分东西相对来说很好理解,不同的是在调用的时候,指针接收和值接收需要注意一下。
如果实现方法设置为值接收,那么在调用时,可以使用指针或者值的方式调用,如果实现方法使用指针接收,那么在调用时只能使用指针调用,
即如果使用指针接收者
来实现一个接口
,那么只有指向那个类型的指针
才能够实现对应的接口
。如果使用值接收者
来实现一个接口,那么那个类型的值和指针
都能够实现对应的接口
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