如何实现implements ?

概述

Go 中检测一个类型是否实现了某个接口，通常分为两类机制: 编译期间 和 运行期间。

编译期间

顾名思义，编译期间检测就是通过静态分析来确定类型是否实现了某个接口，如果检测不通过，则编译过程报错并退出。通常将这种方式称为 接口完整性检查。

接口完整性检查

类型未实现接口

package main

type Person interface {
    Name() string
    Age() int
}

type Martian struct {
}

func main() {
    // 强制类型 Martian 必须实现接口 Person 的所有方法
    var _ Person = (*Martian)(nil)

    // 1. 声明一个 _ 变量 (不使用)
    // 2. 把一个 nil 转换为 (*Martian)，然后再转换为 Person
    // 3. 如果 Martian 没有实现 Person 的全部方法，则转换失败，编译器报错
}

运行代码

$ go run main.go
# 输出如下 
cannot use (*Martian)(nil) (value of type *Martian) as type Person in variable declaration:
        *Martian does not implement Person (missing Age method)

从输出的结果中可以看到，Martian 并没有实现 Person 接口，所以报错了。下面我们为 Martian 实现 Person 接口。

类型实现了接口

package main

import "fmt"

type Person interface {
    Name() string
    Age() int
}

type Martian struct {
}

// 实现 Name 方法
func (m *Martian) Name() string {
    return "martian"
}

// 实现 Age 方法
func (m *Martian) Age() int {
    return -1
}

func main() {
    // 此时 Martian 已实现了 Person 的全部方法
    var _ Person = (*Martian)(nil)

    m := &Martian{}
    fmt.Printf("name = %s, age = %d\\n", m.Name(), m.Age())
}

运行代码

$ go run main.go
# 输出如下 
name = martian, age = -1

从输出的结果中可以看到，运行成功，Martian 已经实现了 Person 接口的全部方法。

运行期间

运行期间的检测方式主要有 类型断言 和 反射。

类型断言

类型未实现接口

package main

import "fmt"

type Person interface {
    Name() string
    Age() int
}

type Martian struct {
}

func main() {
    // 变量必须声明为 interface 类型
    var m interface{}
    m = &Martian{}
    if v, ok := m.(Person); ok {
        fmt.Printf("name = %s, age = %d\\n", v.Name(), v.Age())
    } else {
        fmt.Println("Martian does not implements Person")
    }
}

运行代码

$ go run main.go
# 输出如下 
Martian does not implements Person

下面我们为 Martian 实现 Person 接口。

类型实现了接口

package main

import "fmt"

type Person interface {
    Name() string
    Age() int
}

type Martian struct {
}

func (m *Martian) Name() string {
    return "martian"
}

func (m *Martian) Age() int {
    return -1
}

func main() {
    // 变量必须声明为 interface 类型
    var m interface{}
    m = &Martian{}
    if v, ok := m.(Person); ok {
        fmt.Printf("name = %s, age = %d\\n", v.Name(), v.Age())
    }
}

运行代码

$ go run main.go
# 输出如下 
name = martian, age = -1

从输出的结果中可以看到，运行成功，Martian 已经实现了 Person 接口的全部方法。

反射

通过 reflect 包提供的 API 来判断类型是否实现了某个接口。

类型未实现接口

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Person interface {
    Name() string
    Age() int
}

type Martian struct {
}

func main() {
    // 获取 Person 类型
    p := reflect.TypeOf((*Person)(nil)).Elem()

    // 获取 Martian 结构体指针类型
    m := reflect.TypeOf(&Martian{})

    // 判断 Martian 结构体类型是否实现了 Person 接口
    fmt.Println(m.Implements(p))
}

运行代码

$ go run main.go
# 输出如下 
false

下面我们为 Martian 实现 Person 接口。

类型实现了接口

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Person interface {
    Name() string
    Age() int
}

type Martian struct {
}

func (m *Martian) Name() string {
    return "martian"
}

func (m *Martian) Age() int {
    return -1
}

func main() {
    // 获取 Person 类型
    p := reflect.TypeOf((*Person)(nil)).Elem()

    // 获取 Martian 结构体指针类型
    m := reflect.TypeOf(&Martian{})

    // 判断 Martian 结构体类型是否实现了 Person 接口
    fmt.Println(m.Implements(p))
}

运行代码

$ go run main.go
# 输出如下 
true

小结

Go 的接口实现检测机制分为 编译期间 和 运行期间，其中编译期间的检测方式是 接口完整性检查， 而运行期间的检测方式有两种: 类型断言 和 反射，一般情况尽量使用类型断言，这样可以避免反射带来的性能损耗。文中提到的几种检测方式的代码语法都比较新 (nan) 奇 (kan) ，读者可以参考代码的注释部分帮助理解。