在〈結構與繼承〉的最後討論到了多型,倘若現在需要有個函式,可以接受 Account
與 CheckingAccount
實例,或者是有個陣列或 slice,可以收集 Account
與 CheckingAccount
實例,那該怎麼辦呢?
介面定義行為
在 Go 語言中,可以使用 interface
定義行為,舉例來說,若現在想要定義儲蓄的行為,可以如下:
type Savings interface {
Deposit(amount float64)
Withdraw(amount float64) error
}
注意,不必使用 func
關鍵字,也不用宣告接受者型態,只需要定義行為的名稱、參數與傳回值。接著該怎麼實現這個介面呢?實際上,就〈結構與繼承〉,已經實現了這個介面,也就是說,結構上不用任何關鍵字,只要有函式實現這兩個行為就可以了。
因此,現在可以寫個函式,同時接受 Account
與 CheckingAccount
實例,在提款後顯示餘額:
package main
import (
"errors"
"fmt"
)
type Savings interface {
Deposit(amount float64)
Withdraw(amount float64) error
}
type Account struct {
id string
name string
balance float64
}
func (ac *Account) Deposit(amount float64) {
if amount <= 0 {
panic("必須存入正數")
}
ac.balance += amount
}
func (ac *Account) Withdraw(amount float64) error {
if amount > ac.balance {
return errors.New("餘額不足")
}
ac.balance -= amount
return nil
}
type CheckingAccount struct {
Account
overdraftlimit float64
}
func (ac *CheckingAccount) Withdraw(amount float64) error {
if amount > ac.balance+ac.overdraftlimit {
return errors.New("超出信用額度")
}
ac.balance -= amount
return nil
}
func Withdraw(savings Savings) {
if err := savings.Withdraw(500); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Println(savings)
}
}
func main() {
account1 := Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}
account2 := CheckingAccount{Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}, 30000}
Withdraw(&account1) // 顯示 &{1234-5678 Justin Lin 500}
Withdraw(&account2) // 顯示 &{{1234-5678 Justin Lin 500} 30000}
}
雖然沒有定義接收者為 *CheckingAccount
的 Deposit
方法,然而,作為內部型態的 Account
有定義 Deposit
(並且沒有使用到 CheckingAccount
定義的值域),這個實現被提昇至外部型態,也就滿足了 Savings
要求的行為規範。
注意!由於在實作 Withdraw
與 Deposit
方法時,都是用指標 (ac *Account)
或 (ac *CheckingAccount)
宣告了接受者型態,因此傳遞實例給 func Withdraw(savings Savings)
時,也就必須傳遞指標。
如果在實作Withdraw
與 Deposit
方法時,是使用 (ac Account)
或 (ac CheckingAccount)
宣告了接受者型態,那麼傳遞實例給接受 Savings
的函式時,就可以不用取指標,例如:
package main
import (
"errors"
"fmt"
)
type Savings interface {
Deposit(amount float64)
Withdraw(amount float64) error
}
type Account struct {
id string
name string
balance float64
}
func (ac Account) Deposit(amount float64) {
if amount <= 0 {
panic("必須存入正數")
}
ac.balance += amount
}
func (ac Account) Withdraw(amount float64) error {
if amount > ac.balance {
return errors.New("餘額不足")
}
ac.balance -= amount
return nil
}
type CheckingAccount struct {
Account
overdraftlimit float64
}
func (ac CheckingAccount) Withdraw(amount float64) error {
if amount > ac.balance+ac.overdraftlimit {
return errors.New("超出信用額度")
}
ac.balance -= amount
return nil
}
func Withdraw(savings Savings) {
if err := savings.Withdraw(500); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Println(savings)
}
}
func main() {
account1 := Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}
account2 := CheckingAccount{Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}, 30000}
Withdraw(account1) // 顯示 {1234-5678 Justin Lin 1000}
Withdraw(account2) // 顯示 {{1234-5678 Justin Lin 1000} 30000}
}
當然,就這個例子來說,結果並不是正確的,就算改成 Withdraw(&account1)
與 &Withdraw(account2)
,也不會是正確的結果,因為就 Withdraw
與 Deposit
的接收者來說,會是複製結構的值域,而不是修改原結構實例的值域,這純綷只是示範。
介面實例的型態與值
如果你定義了一個變數:
var savings Savings
那麼 savings
變數儲存了什麼?技術上來說,savings
變數儲存兩個資訊:型態與值。就方才的savings
被指定為 nil
來說,代表著 savings
在底層儲存的型態為 nil
,而值沒有指定,這樣的介面實例稱為 nil interface,因為沒有型態資訊,也就不能透過 nil interface 呼叫方法。
如果接收者是定義為 (ac *Account)
,而且有底下的程式,那麼 savings
底層儲存的型態會 *Account
,而值是 Account
結構實例的位址值:
var savings Savings = &Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}
當接收者是指標時,透過介面比對是否為 nil
時要留意,例如以下會是 true
,這是因為 savings
在底層儲存的型態為 nil
,而值沒有指定,介面宣告的變數只有在這個情況下,跟 nil
直接相等比較才會是 true
:
var savings Savings = nil
fmt.Println(savings == nil)
然而以下會是 false
,這是因為 savings
在底層儲存的型態為 *Account
,而值是 nil
(
這時透過 savings
是可以呼叫方法的,接收者會是 nil
,就看你要不要在方法中處理 nil
了):
var acct *Account = nil
var savings Savings = acct
fmt.Println(savings == nil)
這是個 FAQ 了,在〈Why is my nil error value not equal to nil?〉就提到了個例子:
func returnsError() error {
var p *MyError = nil
if bad() {
p = ErrBad
}
return p
}
如果對 returnsError
傳回值進行 nil
比較,結果會是 false
:
fmt.Println(returnsError() == nil) // false
因此如果傳回型態是個介面,值會是 nil
,請記得直接傳 nil
:
func returnsError() error {
if bad() {
return ErrBad
}
return nil // 直接傳 nil
}
如果接收者是定義為 (ac Account)
,而你有底下的程式:
var savings Savings = Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}
這時 savings
在底層會儲存型態 Account
,而值為結構實例,這時透過 Savings
來進行實例的指定時,底層也會是結構實例的指定,因此會發生複製:
var savings1 Savings = Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}
var savings2 Savings = savings1
savings2.name = "Monica Huang"
fmt.Println(savings.name) // Justin Lin
異質陣列或 slice
Go 語言會檢查類型的實例,是否實現了介面中規範的行為,若是的話,就可以使用介面型態來接受不同型態實例的指定,因此,若要建立一個異質陣列或 slice,也是可以的:
package main
import (
"errors"
"fmt"
)
type Savings interface {
Deposit(amount float64)
Withdraw(amount float64) error
}
type Account struct {
id string
name string
balance float64
}
func (ac *Account) Deposit(amount float64) {
if amount <= 0 {
panic("必須存入正數")
}
ac.balance += amount
}
func (ac *Account) Withdraw(amount float64) error {
if amount > ac.balance {
return errors.New("餘額不足")
}
ac.balance -= amount
return nil
}
type CheckingAccount struct {
Account
overdraftlimit float64
}
func (ac *CheckingAccount) Withdraw(amount float64) error {
if amount > ac.balance+ac.overdraftlimit {
return errors.New("超出信用額度")
}
ac.balance -= amount
return nil
}
func main() {
savingsArray := [...]Savings{
&Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000},
&CheckingAccount{Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}, 30000},
}
for _, savings := range savingsArray {
fmt.Println(savings)
}
savingsSlice := []Savings{
&Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000},
&CheckingAccount{Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}, 30000},
}
for _, savings := range savingsSlice {
fmt.Println(savings)
}
}
在這邊雖然是以 Account
及 CheckingAccount
為例,不過,只要實現了 Savings
的行為,就算是一隻鴨子,也是可以的:
package main
import "fmt"
type Savings interface {
Deposit(amount float64)
Withdraw(amount float64) error
}
type Duck struct{}
func (d *Duck) Deposit(amount float64) {
fmt.Println("我是一隻鴨子,我沒帳戶")
}
func (d *Duck) Withdraw(amount float64) error {
fmt.Println("我是一隻鴨子,我沒錢")
return nil
}
func main() {
duckArray := [...]Savings{
&Duck{},
&Duck{},
}
for _, duck := range duckArray {
duck.Deposit(1000)
}
duckSlice := []Savings{
&Duck{},
&Duck{},
}
for _, duck := range duckSlice {
duck.Withdraw(500)
}
}
空介面
那麼,如果想要建立一個實例容器,可以收集各種類型的實例,要怎麼做呢?答案就是透過空介面,也就是沒有定義任何行為的 interface {}
。
package main
import "fmt"
type Duck struct{}
func main() {
instances := [](interface{}){
&Duck{},
[...]int{1, 2, 3, 4, 5},
map[string]int{"caterpillar": 123456, "monica": 54321},
}
for _, instance := range instances {
fmt.Println(instance)
}
}
如果你查看 fmt.Println
的文件說明,可以發現,它的參數類型就是 interface {}
:
func Print(a ...interface{}) (n int, err error)
func Printf(format string, a ...interface{}) (n int, err error)
func Println(a ...interface{}) (n int, err error)
順便一提的是,就目前來說,在使用 fmt.Println
顯示結構時,都是使用預設的字串格式,如果想自訂字串格式,必須實現 Stringer
這個介面,這定義在 fmt
的 print.go 之中:
type Stringer interface {
String() string
}
在需要字串的場合中,會呼叫 String()
方法。例如,若你想要帳號顯示時,可以出現 Account 或 CheckingAccount 字樣的話,可以如下實作:
package main
import "fmt"
type Account struct {
id string
name string
balance float64
}
func (ac *Account) String() string {
return fmt.Sprintf("Account(id = %s, name = %s, balance = %.2f)",
ac.id, ac.name, ac.balance)
}
type CheckingAccount struct {
Account
overdraftlimit float64
}
func (ac *CheckingAccount) String() string {
return fmt.Sprintf("CheckingAccount(id = %s, name = %s, balance = %.2f, overdraftlimit = %.2f)",
ac.id, ac.name, ac.balance, ac.overdraftlimit)
}
func main() {
account1 := Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}
account2 := CheckingAccount{Account{"1234-5678", "Justin Lin", 1000}, 30000}
// 顯示 Account(id = 1234-5678, name = Justin Lin, balance = 1000.00)
fmt.Println(&account1)
// 顯示 CheckingAccount(id = 1234-5678, name = Justin Lin, balance = 1000.00, overdraftlimit = 30000.00)
fmt.Println(&account2)
}
實作某介面的型態有哪些?
來自 Java 之類語言的開發者,在認識 Go 的 interface
後可能會有些疑問,像是「如何知道某個介面的實現型態有哪些?」、「這個型態實現了哪些介面?」…並且會想在文件上尋找這類資訊,因為 Java 的文件中,會記錄某介面的實現類別有哪些。
這是因為 Java 中,介面型態與行為是結合在一起的。
在 Go 中不需要記錄這些,當開發者看到某 API 上定義可以接收某介面型態的值時,應該看看該介面定義了哪些行為,接著看看要傳入的值是否有實作這些行為,這樣就可以了,因為 Go 的介面重點是「行為」,不管 API 上定義的介面型態是什麼,只要行為符合都可以傳入。
也就是說 Go 中,介面型態與行為是分開的,應該重視的只有行為本身,本質上與動態定型語言中只重行為而非型態相同,因此「如何知道某個介面的實現型態有哪些?」、「這個型態實現了哪些介面?」這類問題也就不重要了!