Go语言接口与多态详细介绍
作者：景天科技苑
Go语言的接口类型是一组方法定义的集合,它体现了多态性、高内聚和低耦合的设计思想,接口通过interface关键字定义,无需实现具体方法,任何实现了接口所有方法的类型即视为实现了该接口,感兴趣的朋友一起看看吧
接口与多态
1. 接口
1. 接口的定义
1、Go语言提供了接口数据类型。
2、接口就是把一些共性的方法集合在一起定义。
3、如果有实现类将接口定义的方法全部实现了，那么就代表实现了这个接口
4、隐式实现 Go ，假设A实现了B接口中的所有方法，不需要显示声明
5、接口是方法的定义集合，不需要实现具体的方法内容。名字约束
在Go语言中，接口（Interface）是一个重要的特性，它允许我们定义一组方法但不实现它们，任何类型只要实现了这些方法，就被认为是实现了该接口。
接口体现了程序设计的多态、高内聚、低耦合的思想，是实现面向对象编程中多态性的关键工具。
接口通过interface关键字定义，它是一组方法的集合。接口中的方法没有实现体，即它们没有具体的实现代码。一个类型只要实现了接口中的所有方法，就认为该类型实现了该接口。
如果一个结构体实现了这个接口所有的方法，那这个结构体就是这个接口类型的
2. 接口应用代码示例
接口的基本语法如下：
type 接口名 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
...
}package main
import (
"fmt"
)
// 接口： USB、typec、插座
// 1、Go语言提供了接口数据类型。
// 2、接口就是把一些共性的方法集合在一起定义。
// 3、如果有实现类将接口定义的方法全部实现了，那么就代表实现了这个接口
// 4、隐式实现 Go ，假设A实现了B接口中的所有方法，不需要显示声明
// 5、接口是方法的定义集合，不需要实现具体的方法内容。名字约束
// USB 接口的定义 interface 来定义，方法太多了，要归类，方法的集合
type USB interface { // 接口，方法的集合
input() // 输入方法
output() // 输出方法
}
// Mouse 结构体
type Mouse struct {
name string
}
// 结构体实现了接口的全部方法就代表实现了这个接口，否则不算实现这个接口
func (mouse Mouse) output() {
fmt.Println(mouse.name, "鼠标输出")
}
func (mouse Mouse) input() {
fmt.Println(mouse.name, "鼠标输入")
}
// 接口调用测试
func test(u USB) {
u.input()
u.output()
}
func main() {
// 通过传入接口实现类来进行调用
m1 := Mouse{name: "罗技"}
// test 参数 USB 类型，如果一个结构体实现了这个接口所有的方法，那这个结构体就是这个接口类型的
test(m1)
//也可以单独测试接口
//m1.input()
k1 := KeyBoard{name: "雷蛇"}
test(k1)
// 定义高级类型 k1就升级了 KeyBoard --> USB 向上转型
var usb USB
usb = k1
fmt.Println(usb)
// 接口是无法使用实现类的属性的
//fmt.Println(usb.name)
}
// KeyBoard 结构体
type KeyBoard struct {
name string
}
// 结构体实现了接口的全部方法就代表实现了这个接口，否则不算实现这个接口
func (key KeyBoard) output() {
fmt.Println(key.name, "键盘输出")
}
func (key KeyBoard) input() {
fmt.Println(key.name, "键盘输入")
}
带有参数和返回值的接口
package main
import "fmt"
// Tongxin 定义接口
type Tongxin interface {
//定义带有参数和返回值的方法
dadianhua(youdian bool) string
jieidanhua(youdian bool) string
}
// People 定义结构体
type People struct {
name string
age int
phone string
}
// 实现接口
func (p People) dadianhua(youdian bool) string {
if youdian {
return fmt.Sprintf("%v 打了电话", p.name)
} else {
return fmt.Sprintf("打电话时手机没电了")
}
}
func (p People) jieidanhua(youdian bool) string {
if youdian {
return fmt.Sprintf("%v 接了电话", p.name)
} else {
return fmt.Sprintf("接电话时手机没电了")
}
}
// 接口测试，有传参，有返回值
func testdianhua(phone Tongxin) {
str1 := phone.dadianhua(false)
str2 := phone.jieidanhua(true)
fmt.Println(str1, str2)
}
func main() {
//创建对象
p := People{"jingtian", 18, "18898985898"}
//如果一个结构体实现了这个接口所有的方法，那这个结构体就是这个接口类型的
testdianhua(p)
}
2. 模拟多态
多态是指相同的接口（方法）可以表现出不同的行为。在Go语言中，通过接口实现多态。
在Go语言中，接口定义了一组方法的集合，但不实现它们，而是由具体的类型来实现这些方法。
任何实现了接口中所有方法的类型都被视为该接口的实现。接口是Go语言中实现多态性的关键。
多态：一个事务有多种形态
父类：动物
子类：猫
子类：狗
猫和狗是多态的，他们既可以是自己，也可以是动物，这个就是多态，一个事务有多种形态
Go语言中多态的实现
定义接口
首先，我们需要定义一个接口，该接口包含了一组需要被实现的方法。例如，我们可以定义一个Shape接口，用于计算不同形状的面积。
type Shape interface {
Area() float64
}在这个接口中，我们定义了一个Area()方法，该方法返回一个float64类型的值，表示形状的面积。
实现接口
接下来，我们需要定义具体的类型来实现这个接口。这些类型将提供Area()方法的具体实现。
矩形
type Rectangle struct {
Width float64
Height float64
}
func (r Rectangle) Area() float64 {
return r.Width * r.Height
}圆形
type Circle struct {
Radius float64
}
func (c Circle) Area() float64 {
return math.Pi * c.Radius * c.Radius
}使用接口进行多态调用
现在，我们可以使用Shape接口来创建不同类型的形状对象，并通过接口进行多态调用。
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())
}
}完整代码
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 圆形
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())
}
}
在上面的代码中，我们创建了一个shapes切片，该切片包含了不同类型的形状对象（矩形和圆形）。
然后，我们遍历shapes切片，并通过Shape接口调用Area()方法。由于这两种形状都实现了Shape接口，因此多态性使我们能够以一致的方式调用它们的Area()方法。
多态案例2：
package main
import "fmt"
// Animal3 定义接口
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")
}
// 多态
func main() {
// Dog 两重身份：1、Dog 2、Animal ，多态
dog1 := Dog3{name: "旺财"}
dog1.eat()
dog1.sleep()
// Dog 也可以是 Animal
test2(dog1)
// 定义一个类型可以为接口类型的变量
// 实际上所有实现类都可以赋值给这个对象
var animal Animal3 // 模糊的 -- 具体化，将具体的实现类赋值给他，才有意义
animal = dog1
//接口是无法使用实现类的属性的
test2(animal)
}
// Animal 接口
func test2(a Animal3) {
a.eat()
a.sleep()
}
接口的实现类都拥有多态特性：除了自己本身还是他对应接口的类型。
3. 空接口
空接口interface{}不包含任何方法，因此任何类型都实现了空接口。空接口可以被视为能装入任意数量、任意数据类型的数据容器。
因此空接口可以存储任何的类型
空接口不好记，因此在新版本go中起了个名字，叫any
interface{} == any 之所以我们的fmt.Println能打印所有东西，就是因为它传入的参数就是any，而any的类型就是空接口
点击any进去看看，就是空接口
package main
import "fmt"
// A 定义空接口
type A interface{}
// Dogg 所有结构体都实现了空接口A
type Dogg struct {
name string
}
type Catt struct {
name string
}
func testNow(a A) {
fmt.Println(a)
}
// 可以指定定义空接口
// // any is an alias for interface{} and is equivalent to interface{} in all ways.
// type any = interface{}
// 可以传入任何东西
func testNow2(temp interface{}) {
}
func main() {
//A类型可以是任何类型
var a1 A = Catt{name: "喵喵"}
var a2 A = Dogg{name: "旺财"}
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结合空接口，就可以存储任何类型数据
map1 := make(map[string]interface{})
map1["name"] = "dajiang"
map1["age"] = 18
fmt.Println(map1)
// slice，切片定义成空接口类型，也可以存放任何类型数据
s1 := make([]any, 0, 10)
s1 = append(s1, 1, "12312", false, a1, a2)
fmt.Println(s1)
//数组空接口，数组里面的值默认是nil，也可以存放任何数据类型
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，即一个接口可以继承多个别的接口。这时，如果要实现这个接口，必须实现它继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()
// 如果要实现接口CC，那么需要实现这个三个方法。那这个对象就有3个接口可以转型。
type CC interface {
AA // 导入AA接口中的方法
BB
test3()
}
// Dog7 编写一个结构体实现接口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 拥有4种形态： Dog7 、CC 、 BB 、 AA
var dog Dog7 = Dog7{}
dog.test1()
dog.test2()
dog.test3()
// 接口对象只能调用自己接口里面的方法
var a AA = dog
a.test1()
//a.test2() // 向上转型之后只能调用它自己对应的方法
var b BB = dog
b.test2()
//c三个方法都可以调用
var c CC = dog
c.test1()
c.test2()
c.test3()
}
5. 接口断言
接口断言用于检查接口变量是否持有特定类型的值，并获取该值。被断言的对象必须是接口类型，否则会报错
它有两种形式：不安全断言和类型安全的断言。
不安全断言
instance := 接口对象.(实际类型)
如果不满足类型断言，程序将发生panic报错。
package main
import "fmt"
// 断言 t := i.(T) t：t就是i接口是T类型的 i：接口 T:类型
// 语法：t,ok:= i.(T) ok 隐藏返回值，如果断言成功 ok就是true、否则就是false
func main() {
//assertsString("11111111111")
assertsString(true) // panic: interface conversion: interface {} is bool, not string
}
// 判断一个变量是不是string类型的
func assertsString(i interface{}) {
// 如果断言失败，则会抛出 panic 恐慌，程序就会停止执行。
s := i.(string)
fmt.Println(s)
}
类型安全的断言
instance, ok := 接口对象.(实际类型)
语法：t,ok:= i.(T) ok 隐藏返回值，如果断言成功 ok就是true、否则就是false
如果断言失败，ok将会是false，而instance将会是类型的零值，并且不会触发panic。
接口断言代码示例
package main
import "fmt"
// 断言 t := i.(T) t：t就是i接口是T类型的 i：接口 T:类型
// 语法：t,ok:= i.(T) ok 隐藏返回值，如果断言成功 ok就是true、否则就是false
func main() {
//assertsString("11111111111")
assertsInt("中国")
}
// 断言失败的情况，我们希望程序不会停止。
func assertsInt(i any) {
r, ok := i.(int)
if ok {
fmt.Println("是我们期望的结果 int")
fmt.Println(r)
} else {
fmt.Println("不是我们期望的结果，无法执行预期操作")
}
}
多个预期结果判断
通过switch来判断 switch i.(T)
i 必须是接口类型
i.(type)必须在switch中使用
package main
import "fmt"
// 通过switch来判断 switch i.(T)
type I interface{}
// 如果断言的类型同时实现了switch 多个case匹配，默认使用第一个case
// 所以要把范围更小的匹配放前面
func testAssert(i interface{}) {
// switch i.(type) 接口断言
//i.(type)必须在switch中使用
switch i.(type) {
case string:
fmt.Println("变量为string类型")
case int:
fmt.Println("变量为int类型")
case nil:
fmt.Println("变量为nil类型")
case map[string]int:
fmt.Println("map类型")
case interface{}:
fmt.Println("变量为interface{}类型")
//空接口与I一样
case I:
fmt.Println("变量为I类型")
// .....
default:
fmt.Println("未知类型")
}
}
func main() {
testAssert("string")
testAssert(1)
var i I // 没有初始化空接口时，默认值为 nil类型 不属于I类型
var i2 I = 1 // 只有赋值了之后，才是对应的类型
testAssert(i)
testAssert(i2)
//map类型
j := make(map[string]int)
testAssert(j)
}
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