18《Go语言入门》非侵入式接口（interface）

这是我纯手写的《Go语言入门》，手把手教你入门Go。源码+文章，看了你就会，此处应有掌声！
文章中所有的代码我都放到了github.com/GanZhiXiong/go_learning这个仓库中。在看文章的时候，对照仓库中代码学习效果更佳！

什么是接口

接口本身是调用方和实现方均需遵守的一种协议，大家按照统一的方法命名、参数类型和数量来协调逻辑处理的过程。

接口的作用

• 上下游解耦

接口相当于调用方和实现方的一个中间层，通过中间层约定的接口来协调逻辑处理，解耦了有依赖关系的上下游。

• 隐藏底层实现
• 减少了代码的关注点

其它编程语言中的接口

接口是一种较为常见的特性，很多语言都有接口特性。Java、C/C++、C# 语言中的接口都可以多重派生实现接口组合；在苹果的 Objective C 中与接口类似的功能被称为 Protocol，这种叫法比接口更形象、具体。

Go的接口特征

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。

Go中的接口定义了一组方法的签名。

非侵入式设计

Go语言的接口实现是隐式的，无须让实现接口的类型写出实现了哪些接口，直接实现接口中的方法即可。这个设计被称为非侵入式设计。

与之相反的叫侵入式设计：实现类需要明确声明自己实现了某个接口（如Java：class Foo implements IFoo）。

Go的接口设计是非侵入式的，非侵入式体现为：

• 接口编写者无须知道接口被哪些类型实现。
• 而接口实现着只需要知道的是什么样子的接口，而无须指明现实哪一个接口。
• 编译器知道最终编译时使用哪个类型实现哪个接口，或者接口应该由谁来实现。

传统的派生式接口及类关系构建的模式，让类型间拥有强耦合的父子关系。这种关系一般会以“类派生图”的方式进行。经常可以看到大型软件极为复杂的派生树。随着系统的功能不断增加，这棵“派生树”会变得越来越复杂。

好处

非侵入式设计是 Go 语言设计师经过多年的大项目经验总结出来的设计之道。

• 不用为了实现一个接口而导入一个包了。想实现一个接口，直接实现它包含的方法就好了。
• 不用在写类型的时候先想怎么设计接口的问题，直接把需要提供的方法全写了就成。至于哪个方法是哪个接口的，不用太操心。
• 为已经存在的具体类型创建一个新的接口时，不会去改变这些类型的定义，当我们使用的类型来自于不受我们控制的包时这种设计尤其有用。
• 让接口和实现者真正解耦，编译速度才能真正提高，项目之间的耦合度也会降低不少。

坏处

• 当代码量大的时候，你可能很难知道实现了哪一个接口，使代码阅读变得复杂了

接口声明（定义）

接口类型是由数个方法组成。

type 接口类型名 interface{
    方法名1( 参数列表1 ) 返回值列表1
    方法名2( 参数列表2 ) 返回值列表2
    …
}

• 接口类型名：使用 type 将接口定义为自定义的类型名。Go语言的接口在命名时，一般会在单词后面添加 er，如有写操作的接口叫 Writer，有字符串功能的接口叫 Stringer，有关闭功能的接口叫 Closer 等。
• 方法名：当方法名首字母是大写时，且这个接口类型名首字母也是大写时，这个方法可以被接口所在的包（package）之外的代码访问。
• 参数列表、返回值列表：参数列表和返回值列表中的参数变量名可以被忽略，例如：

type writer interface{
    Write([]byte) error
}

常见接口写法

Go语言提供的很多包中都有接口，例如 io 包中提供的 Writer 接口：

type Writer interface {
    Write(p []byte) (n int, err error)
}

类似的，还有将一个对象以字符串形式展现的接口，只要实现了这个接口的类型，在调用 String() 方法时，都可以获得对象对应的字符串。在 fmt 包中定义如下：

type Stringer interface {
    String() string
}

Stringer 接口在Go语言中的使用频率非常高，功能类似于 Java 或者 C# 语言里的 ToString 的操作。

实现接口的条件

• 接口的方法与实现接口的类型方法格式一致

在类型中添加与接口签名一致的方法就可以实现该方法。签名包括方法中的名称、参数列表、返回参数列表。

• 接口中所有方法均需要被实现

以上两个条件，只要一个不满足就会编译报错。

下面用代码演示接口的实现：

// 定义DataWriter接口
type DataWriter interface {
	WriteData(data interface{}) error
	// 能否写入
	CanWrite() bool
}

// 定义文件结构，用于实现DataWriter
type file struct {
}

func (f *file) CanWrite() bool {
	panic("implement me")
}

// 实现DataWriter接口的WriteData方法
// 有些人可能会觉得，下面重复写接口的方法名、参数和返回值很麻烦
// 其实一般IDE都带有快速实现自动生成的功能，比如GoLand在定义结构体的类型名上按下Ctrl+I即可快速实现接口
//func (f *file) WriteDataX(data interface{}) error {
func (f *file) WriteData(data interface{}) error {
	fmt.Println("WriteData: ", data)
	return nil
}

func TestInterface(t *testing.T) {
	f := new(file)
	var writer DataWriter
	writer = f
	writer.WriteData("data")
}

类型与接口的关系

• 一个类型可以同时实现多个接口，而接口间彼此独立，不知道对方的实现。

例如：

type Socket struct {
}

// Socket 结构的 Write() 方法实现了 io.Writer 接口：
func (s *Socket) Write(p []byte) (n int, err error) {
	return 0, nil
}

// Socket 结构也实现了 io.Closer 接口：
func (s *Socket) Close() error {
	return nil
}

// 使用io.Writer的代码, 并不知道Socket和io.Closer的存在
func usingWriter( writer io.Writer){
	writer.Write( nil )
}
// 使用io.Closer, 并不知道Socket和io.Writer的存在
func usingCloser( closer io.Closer) {
	closer.Close()
}

func TestInterfaceTypeRelations(t *testing.T) {
	s := new(Socket)
	// usingWriter() 和 usingCloser() 完全独立，互相不知道对方的存在，
	// 也不知道自己使用的接口是 Socket 实现的。
	usingWriter(s)
	usingCloser(s)
	t.Log(s)
}

• 多个类型可以实现相同的接口

例如下面示例选择将Logger 嵌入到 GameService 能最大程度地避免代码冗余，简化代码结构。

/*
多个类型可以实现相同的接口
*/
type Service interface {
	Start()  // 启动服务
	Log(string) // 日志输出
}

// 日志器
type Logger struct {
}

// 实现Service接口的Log方法
func (l *Logger) Log(s string) {
	fmt.Println(s)
}

// 游戏服务
type GameService struct {
	// 选择将 Logger 嵌入到 GameService 能最大程度地避免代码冗余，简化代码结构。
	Logger
}

func (g *GameService) Start() {
	fmt.Println("启动服务成功")
}

func TestGameService(t *testing.T) {
	var s Service = new(GameService)
	s.Start()
	s.Log("hello")
}

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