go语言中使用接口，以及对接口的理解

go语言中使用接口，以及对接口的理解

接口的简单介绍

在任一编程语言中，接口 - 方法或行为的集合，在功能和该功能的使用者之间构建了一层薄薄的抽象层。在使用接口时，并不需要了解底层函数是如何实现的，因为接口隔离了各个部分（划重点）。

跟不使用接口相比，使用接口的最大好处就是可以使代码变得简洁。例如，您可以创建多个组件，通过接口让它们以统一的方式交互，尽管这些组件的底层实现差异很大。这样就可以在编译甚至运行的时候动态替换这些组件。

用 Go 的 io.Reader 接口举个例子。io.Reader 接口的所有实现都有 Read(p []byte) (n int, err error) 函数。使用 io.Reader 接口的使用者不需要知道使用这个 Read 函数的时候那些字节从何而来。

具体到 Go 语言

在我使用 Go 语言的过程中，与我使用过的其他任何编程语言相比，我经常发现其他的、不那么明显的使用接口的原因。今天，我将介绍一个很普遍的，也是我遇到了很多次的使用接口的原因。

Go 语言没有构造函数

很多编程语言都有构造函数。构造函数是定义自定义类型（即 OO 语言中的类）时使用的一种建立对象的方法，它可以确保必须执行的任何初始化逻辑均已执行。

例如，假设所有 widgets 都必须有一个不变的，系统分配的标识符。在 Python 中，这很容易实现：

import uuid

class Widget:
    # 使用构造函数初始化
    def __init__(self):
        self.__uuid = uuid.uuid1()

    def get_uuid(self):
        return self.__uuid

w = Widget()
print(w.get_uuid())

从上面这个例子可以看到，没有执行初始化逻辑就无法实例化一个新的 Widget 。

但是 Go 语言没有此功能。 在 Go 语言中，可以直接实例化一个自定义类型。

定义一个 Widget 类型：

package widgets

type Widget struct {
    id string
}

func (w Widget) ID() string {
    return w.id
}

可以像这样实例化和使用一个 widget：

package main

import (
    "fmt"
    "github.com/krancour/widgets"
)

func main() {
    w := widgets.Widget{}
    fmt.Println(w.ID())
}

如果运行此示例，那么（也许）意料之中的结果是，打印出的 ID 是空字符串，因为它从未被初始化，而空字符串是字符串的“零值”。 我们可以在 widgets 包中添加一个类似于构造函数的函数来处理初始化：

package widgets

import uuid "github.com/satori/go.uuid"

type Widget struct {
    id string
}

func NewWidget() Widget {
    return Widget{
        id: uuid.NewV4().String(),
    }
}

func (w Widget) ID() string {
    return w.id
}

然后我们简单地修改 main 来使用这个类似于构造函数的新函数：

package main

import (
    "fmt"
    "github.com/krancour/widgets"
)

func main() {
    w := widgets.NewWidget()
    fmt.Println(w.ID())
}

执行该程序，我们得到了想要的结果。

但是仍然存在一个严重问题！我们的 widgets 包没有强制用户在初始一个 widget 的时候使用我们的构造函数。

变量私有化

首先我们尝试把自定义类型的变量私有化，以此来强制用户使用我们规定的构造函数来初始化 widget。在 Go 语言中，类型名、函数名的首字母是否大写决定它们是否可被其他包访问。名称首字母大写的可被访问（也就是 public ），而名称首字母小写的不可被访问（也就是 private ）。所以我们把类型 Widget 改为类型 widget ：

package widgets

import uuid "github.com/satori/go.uuid"

type widget struct {
    id string
}

func NewWidget() widget {
    return widget{
        id: uuid.NewV4().String(),
    }
}

func (w widget) ID() string {
    return w.id
}

我们的 main 代码保持不变，这次我们得到了一个 ID 。这比我们想要的要近了一步，但是我们在此过程中犯了一个不太明显的错误。类似于构造函数的 NewWidget 函数返回了一个私有的实例。尽管编译器对此不会报错，但这是一种不好的做法，下面是原因解释。

在 Go 语言中，包*是复用的基本单位。其他语言中的类*是复用的基本单位。如前所述，任何无法被外部访问的内容实质上都是“包私有”，是该包的内部实现细节，对于使用这个包的使用者来说不重要。因此，Go 的文档生成工具 godoc 不会为私有的函数、类型等生成文档。

当一个公开的构造函数返回一个私有的 widget 实例，实际上就陷入了一条死胡同。调用这个函数的人哪怕有这个实例，也绝对在文档里找不到任何关于这个实例类型的描述，也更不知道 ID() 这个函数。Go 社区非常重视文档，所以这样做是不会被接受的。

轮到接口上场了

回顾一下，到目前为止，我们写了一个类似于构造函数的函数来解决 Go 语言缺乏构造函数的问题，但是为了确保人们用该函数而不是直接实例化 Widget ，我们更改了该类型的可见性——将其重命名为 widget，即私有化了。虽然编译器不会报错，但是文档中不会出现对这个私有类型的描述。不过，我们距离想要的目标还近了一步。接下来就要使用接口来完成后续的了。

通过创建一个可被访问的、widget 类型可以实现的接口，我们的构造函数可以返回一个公开的类型实例，并且会显示在 godoc 文档中。同时，这个接口的底层实现依然是私有的，使用者无法直接创建一个实例。

package widgets

import uuid "github.com/satori/go.uuid"

// Widget is a ...
// 注意这里的接口名称首字母大写，可以在godoc文档中看到该接口下的方法以及注释
type Widgeter interface {
    // ID 返回这个 widget 的唯一标识符
    ID() string
}

type widget struct {
    id string
}

// NewWidget() 返回一个新的 Widget 实例
func NewWidget() Widgeter {
    return widget{
        id: uuid.NewV4().String(),
    }
}

func (w widget) ID() string {
    return w.id
}

总结

Go 语言的这一特质——构造函数的缺失反而促进了接口的使用。