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  • go语言*第七章笔记-接口

    ch7_note

    fmt.Fprintf

    实际上,fmt.Printffmt.Sprintf都是对fmt.Fprintf的封装。

    package fmt
    
    func Fprintf(w io.Writer, format string, args ...interface{}) (int, error)
    func Printf(format string, args ...interface{}) (int, error) {
        return Fprintf(os.Stdout, format, args...)
    }
    func Sprintf(format string, args ...interface{}) string {
        var buf bytes.Buffer
        Fprintf(&buf, format, args...)
        return buf.String()
    }
    

    可以看出Fprintf的第一个参数是 io.Writer类型的。
    Fprintf的前缀F表示文件(File)也表明格式化输出结果应该被写入第一个参数提供的文件中。在Printf函数中的第一个参数os.Stdout是*os.File类型;在Sprintf函数中的第一个参数&buf是一个指向可以写入字节的内存缓冲区,然而它并不是一个文件类型尽管它在某种意义上和文件类型相似。
    以下为io.Writer类型的接口定义:

    package io
    
    // Writer是用来包装Write方法的接口。
    type Writer interface {
        // Write 从p中写入长度为len(p)的字节,到下方的数据流
        //它返回写入的字节数,这个数小于等于len(p),大于等于0
        // 任何错触发都会导致write方法提前停止 
        // write方法必须返回 非空错误 如果它返回的n小于len(p) 
        // Write必须不会修改切片信息,哪怕是临时的
        // Write必须不会修改切片信息,哪怕是临时的
        // 实现必须不保留p
        Write(p []byte) (n int, err error)
    }
    
    

    Printf和Sprintf之所以能在内部调用Fprintf是因为*os.File*bytes.Buffer,这些类型他们都有一个特定签名和行为的Write方法。也就是他们都实现了Writer接口。

    io.Writer类型是用得最广泛的接口之一了,因为他提供了所有类型的写入byte的抽象,包括文件类型,内存缓存区,网络连接,HTTP客户端,压缩工具,哈希等,io包中还有许多有用的接口类型(一般只有一个方法的接口都以er结尾,如只有Write方法的Writer接口)

    • Reader可以代表任意可以读作bytes的类型

    • Closer代表可以被关闭的值

    package io
    type Reader interface {
        Read(p []byte) (n int, err error)
    }
    type Closer interface {
        Close() error
    }
    

    T 与 *T

    对于每一个命名过的具体类型T;它的一些方法的接收者是类型T本身,而另一些接受者则是*T的指针。
    在T类型的变量上调用一个*T的方法是合法的,只要这个参数是一个变量;编译器隐式的获取了它的地址。但这仅仅是一个语法糖:T类型的值不拥有所有*T指针的方法,这样它就可能只实现了更少的接口。

    看下面的例子:

    type IntSet struct { /* ... */ }
    func (*IntSet) String() string
    var _ = IntSet{}.String() // compile error: String requires *IntSet receiver
    //while
    var s IntSet
    var _ = s.String() // OK: s is a variable and &s has a String method
    

    这十分巧妙通过接口赋值我们还可以限制一个具体类暴露出来的方法,这可以用来完成权限设置。

    os.Stdout.Write([]byte("hello")) // OK: *os.Stdout实现了Writer接口
    os.Stdout.Close()                // OK: *os.Stdout实现了Closer接口
    
    var w io.Writer
    w = os.Stdout            // 用Writer接口的w变量赋值
    w.Write([]byte("hello")) // OK: 有Writer接口
    w.Close()                // compile error: Closer接口已经被屏蔽掉了,close方法自然被屏蔽了
    

    接口的比较

    接口值可以使用和!=来进行比较。两个接口值相等仅当它们都是nil值,或者它们的动态类型相同并且动态值也根据这个动态类型的操作相等。因为接口值是可比较的,所以它们可以用在map的键或者作为switch语句的操作数。

    然而,如果两个接口值的动态类型相同,但是这个动态类型是不可比较的(比如切片),将它们进行比较就会失败并且panic:

    var x interface{} = []int{1, 2, 3}
    fmt.Println(x == x) // panic: comparing uncomparable type []int
    
    

    考虑到这点,接口类型是非常与众不同的。其它类型要么是安全的可比较类型(如基本类型和指针)要么是完全不可比较的类型(如切片,映射类型,和函数),但是在比较接口值或者包含了接口值的聚合类型时,我们必须要意识到潜在的panic。同样的风险也存在于使用接口作为map的键或者switch的操作数。只能比较你非常确定它们的动态值是可比较类型的接口值。

    如何获得接口类型信息

    • 使用fmt包的 %T 占位符

      var w io.Writer
      fmt.Printf("%T
      ", w) // "<nil>"
      w = os.Stdout
      fmt.Printf("%T
      ", w) // "*os.File"
      w = new(bytes.Buffer)
      fmt.Printf("%T
      ", w) // "*bytes.Buffer"
      
    • 反射
      见十二章

    包含nil指针的接口和nil接口

    警告!
    一个不包含任何值的nil接口值和一个刚好包含nil指针的接口值是不同的。这个细微区别产生了一个容易绊倒每个Go程序员的陷阱。

    const debug = true
    
    func main() {
    	var buf *bytes.Buffer
    	if debug {
    		buf = new(bytes.Buffer) // enable collection of output
    	}
    	f(buf) // NOTE: subtly incorrect!
    	if debug {
    		// ...use buf...
    	}
    }
    
    // If out is non-nil, output will be written to it.
    func f(out io.Writer) {
    	// ...do something...
    	if out != nil {
    		out.Write([]byte("done!
    "))
    	}
    }
    

    按照我们的预计,把debug设置成false,那么buf就会为nil,则f被调用的时候,out被赋值也是nil,但是事实,buf并不是nil,而是一个包含nil指针的接口,所以out永远都不等于nil。
    以buf的io.Writer接口为例,他由两字段组成,type和value,bytes.Buffer实现了Writer接口,当我们声明 var buf *bytes.Buffer 时,type就被赋值为 *byte.Buffer(一个指针了),而value才是nil,所以整体不为nil。

    那么什么才是空接口呢?var buf io.Writer,这样以最基础的接口声明的变量,是一个空接口,所以上述代码应该改成。

    var buf io.Writer
    if debug {
    	buf = new(bytes.Buffer) // enable collection of output
    }
    f(buf) // OK
    

    重要接口介绍

    排序接口

    sort包内置的提供了根据一些排序函数来对任何序列排序的功能。它的设计非常独到。
    在很多语言中,排序算法都是和序列数据类型关联,同时排序函数和具体类型元素关联。
    而Go语言的sort.Sort函数不会对具体的序列和它的元素做任何假设。
    它使用了一个接口类型sort.Interface来指定通用的排序算法和可能被排序到的序列类型之间的约定。这个接口的实现由序列的具体表示和它希望排序的元素决定,序列的表示经常是一个切片。

    package sort
    
    type Interface interface {
    	Len() int
    	Less(i, j int) bool // i, j are indices of sequence elements
    	Swap(i, j int)
    }
    

    我们需要定义一个排序类型的切片,这个实现了这三个方法,然后再对这个类型的一个实例调用sort.Sort函数。
    以下为对一个字符串切片进行排序

    //切片
    type StringSlice []string
    //
    func (p StringSlice) Len() int{
           return len(p) 
    }
    //
    func (p StringSlice) Less(i, j int) bool {
         return p[i] < p[j]
    }
    //
    func (p StringSlice) Swap(i, j int){ 
        p[i], p[j] = p[j], p[i] 
    }
    

    对字符串切片是很常用的需要,所以sort包提供了StringSlic类型,也提供了sort.Strings(name)

    反向排序,奇妙的实现方法 不需要重新定义一个Less方法,只需要使用

    sort.Sort(sort.Reverse(StringSlice(name)))
    

    Reverse的底层实现是定义了一个不公开的类,成员是第六章里讲的那个匿名成员
    reverse的Less方法调用了内嵌的sort.Interface值的Less方法,但是通过交换索引的方式使排序结果变成逆序。
    reverse的另外两个方法Len和Swap隐式地由原有内嵌的sort.Interface提供。

    type reverse struct{ Interface }  // sort.Interface
    
    func (r reverse) Less(i, j int) bool { return r.Interface.Less(j, i) }
    
    func Reverse(data Interface) Interface { return reverse{data} }
    

    难道按每个字段排序,只能对比一个字段吗?而且每次都要实现实现3个方法吗?下面的例子利用结构体来做到了只需要重写Less方法即可,本质上用的是go中的函数为一等公民(函数值)的特点。

    
    type customSort struct {
        t    []*Track
        //只需要传入不同的less函数就可以做到不同的排序
    	less func(x, y *Track) bool
    }
    
    func (x customSort) Len() int {
    	return len(x.t)
    }
    func (x customSort) Less(i, j int) bool {
    	return x.less(x.t[i], x.t[j])
    }
    func (x customSort) Swap(i, j int) {
    	x.t[i], x.t[j] = x.t[j], x.t[i]
    }
    
    
    //调用方法,传入了一个匿名函数
    	sort.Sort(customSort{tracks, func(x, y *Track) bool {
    		if x.Title != y.Title {//先比较Title
    			return x.Title < y.Title
    		}
    		if x.Year != y.Year {//再比较Year
    			return x.Year < y.Year
    		}
    		if x.Length != y.Length {//再比较Length
    			return x.Length < y.Length
            }
            //如果上面三个都相等
    		return false
    	}})
    

    sort包为[]int、[]string和[]float64的正常排序提供了特定版本的函数和类型。对于其他类型,例如[]int64或者[]uint,尽管路径也很简单,还是依赖我们自己实现。

    http.Handler接口

    package http
    
    type Handler interface {
        ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request)
    }
    
    func ListenAndServe(address string, h Handler) error
    

    ListenAndServe函数需要一个例如“localhost:8000”的服务器地址,和一个所有请求都可以分派的Handler接口实例。它会一直运行,直到这个服务因为一个错误而失败(或者启动失败),它的返回值一定是一个非空的错误。
    所以,我们只需要对一个实例实现Handler接口即可,ListenAndServe会自动调用h的ServeHttp方法。

    func main() {
    	db := database{"shoes": 50, "socks": 5}
    	log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:8000", db))
    }
    
    type dollars float32
    
    func (d dollars) String() string { return fmt.Sprintf("$%.2f", d) }
    
    type database map[string]dollars
    
    func (db database) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    	for item, price := range db {
    		fmt.Fprintf(w, "%s: %s
    ", item, price)
    	}
    }
    

    高级版,考虑了多个不同的URL

    func (db database) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    	switch req.URL.Path {
    	case "/list":
    		for item, price := range db {
    			fmt.Fprintf(w, "%s: %s
    ", item, price)
    		}
    	case "/price":
    		item := req.URL.Query().Get("item")
    		price, ok := db[item]
    		if !ok {
    			w.WriteHeader(http.StatusNotFound) // 404
    			fmt.Fprintf(w, "no such item: %q
    ", item)
    			return
    		}
    		fmt.Fprintf(w, "%s
    ", price)
    	default:
            msg := fmt.Sprintf("no such page: %s
    ", req.URL)
            http.Error(w, msg, http.StatusNotFound) // 404
    	}
    }
    

    简化url与hander的分配关系

    net/http包提供了一个请求多路器ServeMux来简化URL和handlers的联系。一个ServeMux将一批http.Handler聚集到一个单一的http.Handler中。再一次,我们可以看到满足同一接口的不同类型是可替换的:web服务器将请求指派给任意的http.Handler而不需要考虑它后面的具体类型。

    在下面的程序中,我们创建一个ServeMux并且使用它将URL和相应处理/list和/price操作的handler联系起来,这些操作逻辑都已经被分到不同的方法中。然后我们在调用ListenAndServe函数中使用ServeMux为主要的handler。

    func main() {
    	db := database{"shoes": 50, "socks": 5}
    	mux := http.NewServeMux()
    	mux.Handle("/list", http.HandlerFunc(db.list))
    	mux.Handle("/price", http.HandlerFunc(db.price))
    	log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:8000", mux))
    }
    
    type database map[string]dollars
    
    func (db database) list(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    	for item, price := range db {
    		fmt.Fprintf(w, "%s: %s
    ", item, price)
    	}
    }
    
    func (db database) price(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    	item := req.URL.Query().Get("item")
    	price, ok := db[item]
    	if !ok {
    		w.WriteHeader(http.StatusNotFound) // 404
    		fmt.Fprintf(w, "no such item: %q
    ", item)
    		return
    	}
    	fmt.Fprintf(w, "%s
    ", price)
    }
    

    使用mux的Handle方法时,第二个参数是http.HandlerFunc(db.list),db.list并不满足http.handle接口,所以不能直接传给mux.Handle。
    语句http.HandlerFunc(db.list)是一个转换而非一个函数调用,因为http.Handle是一个类型,而不是一个方法。他体现了Go的语言特性,因此HandlerFunc是一个让函数值满足一个接口的适配器。

    package http
    
    type HandlerFunc func(w ResponseWriter, r *Request)
    
    func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
        f(w, r)
    }
    

    在一个应用程序的多个文件中定义HTTP handler也是非常典型的,如果它们必须全部都显式地注册到这个应用的ServeMux实例上会比较麻烦。

    所以为了方便,net/http包提供了一个全局的ServeMux实例DefaultServerMux和包级别的http.Handle和http.HandleFunc函数。现在,为了使用DefaultServeMux作为服务器的主handler,我们不需要将它传给ListenAndServe函数;nil值就可以工作。

    主函数可简化为:

    func main() {
    	db := database{"shoes": 50, "socks": 5}
    	http.HandleFunc("/list", db.list)
    	http.HandleFunc("/price", db.price)
    	log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:8000", nil))
    }
    
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