Golang 使用接口实现泛型
作者：Ovenvan
来源：简书
在C/C++中我们可以使用泛型的方法使代码得以重复使用，最常见例如stl functions：vectorvint or vectorvfloat等。这篇文章将使用interface{…}接口使Golang实现泛型。
interface{…}是实现泛型的基础。如一个数组元素类型是interface{…}的话，那么实现了该接口的实体都可以被放置入数组中。注意其中并不一定必须是空接口（简单类型我们可以通过把他转化为自定义类型后实现接口）。为什么interface中要声明方法：因为当我们需要对数组内数据进行操作时（如比较大小），我们需要为这个操作声明一个自定义的方法。换言之，只有实现了这个方法的实体才允许被加入进数组中。
基础Demo
在下面演示的Demo中，我们将实现一个最简单的vector，并实现插入时排序的功能。
1type Comper interface{
2 Lessthan (Comper) bool
3}
4type Sdata struct{
5 data []Comper
6}
7
8func (t *Sdata) Push (item Comper){
9 t.data = append(t.data, item)
10 for k,v:=range t.data{
11 if item.Lessthan(v) { //调用接口定义的方法
12 //排序操作
13 break
14 }
15 }
16}
如此便实现了一个最简单的Demo，使用Sdata的数组元素必须先实现Lessthan方法：
1type Myint int
2
3func (t Myint) Lessthan (x Comper) bool {
4 return t0;i--{
9 mydata.Push((Myint(i)))
10 }
11 fmt.Println(mydata)
12}
但这个Demo的缺点也有许多，一是简单类型元素无法使用Sdata进行排序，二是不支持并发，在并发的情况下会产生不可预料的结果。
通过Reflect支持简单类型的Demo
为要支持简单类型，我们只能使用空接口作为数组元素类型。这时候我们的程序逻辑应该是这样：如果这是一个简单类型，那么我们直接调用内置的"<"与">"进行比较；如果这不是一个简单类型，那么我们仍旧调用Lessthan方法：
1type Comper interface{
2 Lessthan (Comper) bool
3}
4type Sdata struct{
5 data []interface{}
6}
7
8func (t *Sdata) Push (item interface{}){
9 for _,v:=range t.data{
10 if reflect.TypeOf(item).Implements(reflect.TypeOf(new(Comper)).Elem()) {
11 citem:=item.(Comper)
12 cv:=v.(Comper)
13 if citem.Lessthan(cv) {
14 //要执行的操作
15 break
16 }
17 }else{
18 x,v:=reflect.ValueOf(item),reflect.ValueOf(v)
19 switch x.Kind() {
20 case reflect.Int:
21 case reflect.Int8:
22 case reflect.Int16:
23 /*...*/
24 //x, y:=x.Int(), y.Int()
25 /*...*/
26 break
27 case reflect.Uint:
28 /*...*/
29 }
30 }
31 }
32}
利用reflect判断item的类型：
reflect.TypeOf(item).Implements(reflect.TypeOf(new(comper)).Elem())，即item类型是否实现了comper接口类型。TypeOf(new(comper))是一个指针ptr，Elem()将指针转为值。如果该函数返回值为true，则可将item和v从interface{}强制转为Comper接口，调用Lessthan(…)；当然你也可以使用类型断言，那种方式更简单也更常用，我在这儿只是尝试一下使用反射的方法：if v,ok:=item.(comper); ok{…}
不能直接对value类型进行大小比较：value类型不能通过">"与"<"直接比较大小，即使我们知道他是简单类型。作者还没有找到简单的方法能直接转化值为简单类型并比较，因此采用了枚举的方法。若有更简便的方法，也请告知。
如果使用实例指针实现接口：这是一个比较难以发现的问题，涉及到golang的类型系统。也就是说，如果我们实现Lessthen的方法是这样func (t*Myint) Lessthan (x Comper) bool，那么很有可能你的断言item类型就要失败了。我们可以看一下此时item的类型：
1fmt.Println(reflect.TypeOf(t.data[0])) //main.XXX
这不是我们期待的，因为我们知道只有*T类型的方法集才是S和*S，而T类型的方法集只有S。很明显，main.XXX的方法集里不包括Lessthan方法，只有*main.XXX才包括。所以正确的使用方法是，在最初赋值的时候就赋值给指针类型：
1mi := Myint(i)
2mydata.Push(&mi)
当然，在编些一个大型库的时候，这种写法并不好看并显累赘。具体解决方法查看后文总由使用者传递指针参数过于繁琐的解决方法
多接口分层Demo
空接口其实只是一个特殊用例，我们将其推广后即可发现，我们可以定义多个接口，声明多种方法，实例实现了若干种方法便有权限调用若干函数：
例如我们可以赋予读取权限，写入权限与删除权限，来对应不同需求：
1type Reader interface {
2 Read () interface{}
3}
4type Writer interface {
5 Write (Writer)
6}
7type ReadWriter interface {
8 Reader
9 Writer
10}
11type Remover interface {
12 Remove ()
13}
14
15type Sdata struct {
16 data []interface{}
17}
18
19func (t *Sdata)Get(i int)interface{}{
20 if len(t.data) == 0{return nil}
21 if reflect.TypeOf(t.data[0]).Implements(reflect.TypeOf(new(Reader)).Elem()) == true{
22 return t.data[i].(Reader).Read()
23 }
24}
25
26func (t *Sdata)Modify(i int, w Writer){
27 // if reflect.TypeOf(t.data[0]).Implements(reflect.TypeOf(new(ReadWriter)).Elem()) == true
28 if _,ok:=t.data[0].(ReadWriter);ok{
29 t.data[i].(Writer).Write(w)
30 }
31}
32//......
自定义Myint类型并实现Reader，Writer接口：
1type Readint int
2func (t Readint) Read() interface{}{
3 return int(t)
4}
5//---------------------------------------------
6type Myint int
7func (t Myint) Read() interface{}{
8 return int(t)
9}
10func (t *Myint) Write(w Writer){
11 *t = *w.(*Myint)
12 return
13}
14
15func main() {
16 mydata := Sdata{make([]interface{}, 1)}
17 var u,v Myint = 5,6
18 mydata.data[0] = &u
19 fmt.Println("Myint is ", mydata.Get(0))
20 mydata.Modify(0,&v)
21 fmt.Println("Myint is ", mydata.Get(0))
22
23 var ru Readint = 100
24 readdata := Sdata{make([]interface{}, 1)}
25 readdata.data[0] = &ru
26 fmt.Println("Readint is ", readdata.Get(0))
27 //var rv Readint = 101
28 readdata.Modify(0,&v) //事实上，如果传递rv则编译根本不会通过。
29 fmt.Println("Readint is ", readdata.Get(0))
30}
运行结果：
1Myint is 5
2Myint is 6
3Readint is 100
4Readint is 100
说明：如果因为认为上述代码传递&rv根本不会通过编译而不去作类型检查，这是不可取的。因为对于空接口interface{}而言，无所谓实体的类型，只在乎是否实现方法，因此传递&v是合情合理的。另外，因为该Demo是一个简易版本，所以判断权限部分仅仅根据判断第0个元素的权限。事实上，判断权限应该在初始化时完成并将其存储在结构体变量中。
总由使用者传递指针参数过于繁琐的解决方法
如果我们编写一套库，库的使用者无论何时都必须使用&v的方式传递参数，这显然是不够友好的。传递指针类型参数的作用并不是为了传递地址，只是传递值，并且告诉编译器，这个实例需要S的方法集而已。那么我们在编写库的时候完全可以为使用者加上这个方法集，让使用者通过值的方式传递参数时也能调用*S方法。注意此时Modify函数参数中对Writer接口的限制可以取消（若不取消，也无法传递值类型），替换成interface{}即可。
解决方案：库先检查其传递的类型：当使用者传递值类型时，库为其自动创建一个指针类型的实例并复制参数的值；将新创建的指针类型传递给相应函数。
1//将 interface{T} 转变为 interface{*T}
2func transform(w interface{})interface{}{
3 pv:=reflect.New(reflect.TypeOf(w))
4 pv.Elem().Set(reflect.ValueOf(w))
5 return pv.interface{}
6}
图示：
Reflect Rules.jpg
最后，我们略微修改函数使得函数能够通过值传递参数。
1func (t *Sdata)Modify(i int, w interface{}){
2 // if reflect.TypeOf(t.data[0]).Implements(reflect.TypeOf(new(ReadWriter)).Elem()) == true
3 if _,ok:=t.data[0].(ReadWriter);ok{
4 t.data[i].(Writer).Write(w)
5 } else {
6 t.data[i].(Writer).Write(transform(w))
7 }
8}
最后关于并发的问题，套用读写锁即可。过于简单不再通过Demo验证。
我在Github - simple-stl上简单完成了一套类似于 c++ stl库，包括适配器，泛型等，以及两个数据容器vector和stack。较全面覆盖了本文中的内容，欢迎下载查看并给出意见。
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