2022 iThome 鐵人賽

DAY 10

Software Development

你知道Go是什麼嗎？系列第 10 篇

Day10 - 介面（interface）- Golang

14th鐵人賽

羊羹

2022-09-25 06:32:51

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Go的interface比較酷，一個是傳統OOP用來抽象化行為的interface，另一個是「泛用型別」，統合在一篇內一起講好了

Interface

介面 interface 是只有方法宣告，但缺乏方法實作的型別。介面定義了一組未實作的行為，將程式抽象化，建立較低耦合的系統。

若看習慣java的interface，會比較不習慣Go不使用implements，而是直接將功能拿去寫能就直接實現介面。

定義介面

定義一個名為Animal的介面，有Eat與Run兩種方法。

type Animal interface {
    Eat()
    Run()
}

建立Monkey並實做出Interface內的方法

package main

import "fmt"

type Animal interface {
    Eat()
    Run()
}

type Monkey struct {
    Name string
}

func (m *Monkey) Eat() {
    fmt.Printf("%s is eating bananas.\n", m.Name)
}

func (m *Monkey) Run() {
    fmt.Printf("%s is running.\n", m.Name)
}

func main() {
    monkey := Monkey{Name:"BenLee"}
    monkey.Run()
    monkey.Eat()
}

output:

BenLee is running.
BenLee is eating bananas.

建立一個Animal的介面，內涵Eat()與Run()兩種動物會有的行為
建立一個Cat struct，並實作了Eat()與Run()兩個function，對Go來說實作了Interface的功能就跟implements的概念一樣。
在實作功能時要使用pointer reciever的方式來實作，不然會導致淺複製行為，不會更改到同一struct

空interface

若宣告一介面，此介面是儲存nil

type Animal interface {
    Eat()
    Run()
}

func main() {
    var animal Animal
    fmt.Println(animal)
}

輸出：

nil

將有實做該Interface的strcut指派給nil Interface，該Interface則會在底層儲存該struct實例

func main() {
    monkey := Monkey{Name: "BenLee"}
    var animal Animal
    animal = &monkey
    fmt.Println(animal)
}

輸出：

&{BenLee}

多型

多型的概念是相同的函式傳入不同物件，會引發不同的行為，在Go裡可以透過interface來實現。

package main

import "fmt"

//首先有個Animal的界面
type Animal interface {
    Eat()
    Run()
}

//建立兩個struct，Monkey、Hamster，並實做interface
type Monkey struct {
    Name string
}
func (m *Monkey) Eat() {
    fmt.Printf("%s is eating bananas.\n", m.Name)
}
func (m *Monkey) Run() {
    fmt.Printf("%s is running.\n", m.Name)
}

type Hamster struct {
    Name string
}
func (m *Hamster) Eat() {
    fmt.Printf("%s is eating sunflower seeds.\n", m.Name)
}
func (m *Hamster) Run() {
    fmt.Printf("%s is running.\n", m.Name)
}

//寫ShowEat函式，觀賞傳入的動物吃飯ˊˇˋ，傳入的是interface
//程式會依照此interface的型別來運作。
func ShowEat(animal Animal) {
	animal.Eat()
}

func main() {
	monkey := Monkey{Name: "BenLee"}
	hamster := Hamster{Name: "Thomas"}
	ShowEat(&monkey)
	ShowEat(&hamster)
}

輸出：

BenLee is eating bananas.
Thomas is eating sunflower seeds.

萬用型別

interface如果在後面加上兩個大括號，可以把它當作一種type使用，範例如下:

func main() {
    var a interface{}
    var b interface{}
    var c interface{}

    a = 10
    b = 12.5
    c = true

    fmt.Printf("a = %d, type = %T\n", a, a)
    fmt.Printf("b = %f, type = %T\n", b, b)
    fmt.Printf("c = %t, type = %T\n", c, c)
}

output:

a = 10, type = int
b = 12.500000, type = float64
c = true, type = bool

看起來很好用對吧？這只是表面而已，interface其實還是個interface而已，看看下面這個例子

func main() {
    var a interface{} = 10
    var b interface{} = 12
    fmt.Println(a+b)
}

輸出：

invalid operation: operator + not defined on a (variable of type interface{})

再換個例子

func main() {
    var imonkey interface{}
    imonkey = &Monkey{"BenLee"}
    fmt.Println(imonkey)         // &{BenLee}
    fmt.Println(imonkey.Name)    // Error
}

輸出：

a.Name undefined (type interface{} has no field or method Name)

因此用interface{}接受到的參數或建立的變數，還需要經過assert才能進行使用。

型別斷言（Type Assertion）

a := i.(type)

a: 目標變數
i: interface的變數
type: 欲轉換成的型態

這邊直接把上面例子修正好試試看

func main() {
    var ia interface{} = 10
    var ib interface{} = 12

    a := ia.(int)
    b := ib.(int)

    fmt.Println(a + b)
}

output:

22

func main() {
    var imonkey interface{}
    imonkey = &Monkey{"BenLee"}
    monkey := imonkey.(*Monkey)
    fmt.Println(monkey.Name)
}

output:

BenLee

當型態太多時，為了避免轉錯，也可以加入檢測機制
a, ok := i.(*type)

a: 目標變數
ok: 確認型別是否正確，正確則true，錯誤則false
i: interface的變數
type: 欲轉換成的型態

給一個成功的例子

func main() {
    var imonkey interface{}
    imonkey = &Monkey{"BenLee"}
    // test true
    monkey, ok := imonkey.(*Monkey)
    if ok == true {
    	fmt.Println("Assert success.\nName:", monkey.Name)
    } else {
    	fmt.Println("Assert false")
    }
}

output:

Assert success.
Name: BenLee

與一個失敗的例子，這邊要將Monkey型態的interface轉成Hamster，因此ok = false

func main() {
    var imonkey interface{}
    imonkey = &Monkey{"BenLee"}
    // test true
    monkey, ok := imonkey.(*Hamster)
    if ok == true {
    	fmt.Println("Assert success. Name:", monkey.Name)
    } else {
    	fmt.Println("Assert false")
    }
}

output:

Assert false

當然執行時不可能預先知道每個interface的型態並去寫轉換對吧？因此要先預設好可能會傳入的變數型態去幫助assert。以上面例子為例，假設我可能傳入Monkey、Hamster好了

func autoAssert(inter interface{}){
    switch inter.(type) {
        case *Monkey:
            animal := inter.(*Monkey)
            fmt.Println(animal.Name)
            animal.Eat()
        case *Hamster:
            animal := inter.(*Hamster)
            fmt.Println(animal.Name)
            animal.Eat()
    }
}
func main() {
    animals := [...]Animal{
    	&Monkey{"BenLee"},
    	&Hamster{"Thomas"},
    }
    for _,v := range animals{
    	autoAssert(v)
    }
}