前言

这是Go常见错误系列的第15篇：interface使用的常见错误和最佳实践。

素材来源于Go布道者，现Docker公司资深工程师Teiva Harsanyi。

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常见错误和最佳实践

interface是Go语言里的核心功能，但是在日常开发中，经常会出现interface被乱用的情况，代码过度抽象，或者抽象不合理，导致代码晦涩难懂。

本文先带大家回顾下interface的重要概念，然后讲解使用interface的常见错误和最佳实践。

interface重要概念回顾

interface里面包含了若干个方法，大家可以理解为一个interface代表了一类群体的共同行为。

结构体要实现interface不需要类似implement的关键字，只要该结构体实现了interface里的所有方法即可。

我们拿Go语言里的io标准库来说明interface的强大之处。io标准库包含了2个interface：

  • io.Reader：表示从某个数据源读数据
  • io.Writer：表示写数据到目标位置，比如写到指定文件或者数据库
Figure 2.3 io.Reader reads from a data source and fills a byte slice, whereas io.Writer writes to a target from a byte slice.

img

io.Reader这个interface里只有一个Read方法：

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

Read reads up to len(p) bytes into p. It returns the number of bytes read (0 <= n <= len(p)) and any error encountered. Even if Read returns n < len(p), it may use all of p as scratch space during the call. If some data is available but not len(p) bytes, Read conventionally returns what is available instead of waiting for more.

如果某个结构体要实现io.Reader，需要实现Read方法。这个方法要包含以下逻辑：

  • 入参：接受元素类型为byte的slice作为方法的入参。
  • 方法逻辑：把Reader对象里的数据读出来赋值给p。比如Reader对象可能是一个strings.Reader，那调用Read方法就是把string的值赋值给p。
  • 返回值：要么返回读到的字节数，要么返回error。

io.Writer这个interface里只有一个Write方法：

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type Writer interface {
    Write(p []byte) (n int, err error)
}

Write writes len(p) bytes from p to the underlying data stream. It returns the number of bytes written from p (0 <= n <= len(p)) and any error encountered that caused the write to stop early. Write must return a non-nil error if it returns n < len(p). Write must not modify the slice data, even temporarily.

如果某个结构体要实现io.Writer，需要实现Write方法。这个方法要包含以下逻辑：

  • 入参：接受元素类型为byte的slice作为方法的入参。
  • 方法逻辑：把p的值写入到Writer对象。比如Writer对象可能是一个os.File类型，那调用Write方法就是把p的值写入到文件里。
  • 返回值：要么返回写入的字节数，要么返回error。

这2个函数看起来非常抽象，很多Go初级开发者都不太理解，为啥要设计这样2个interface？

试想这样一个场景，假设我们要实现一个函数，功能是拷贝一个文件的内容到另一个文件。

  • 方式1：这个函数用2个*os.Files作为参数，来从一个文件读内容，写入到另一个文件

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    func copySourceToDest(source *io.File, dest *io.File) error {
    // ...
}

  • 方式2：使用io.Reader和io.Writer作为参数。由于os.File实现了io.Reader和io.Writer，所以os.File也可以作为下面函数的参数，传参给source和dest。

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    func copySourceToDest(source io.Reader, dest io.Writer) error {
    // ...
}

    方法2的实现会更通用一些，source既可以是文件，也可以是字符串对象(strings.Reader)，dest既可以是文件，也可以是其它数据库对象(比如我们自己实现一个io.Writer，Write方法是把数据写入到数据库)。

在设计interface的时候要考虑到简洁性，如果interface里定义的方法很多，那这个interface的抽象就会不太好。

引用Go语言设计者Rob Pike在Gopherfest 2015上的技术分享Go Proverbs with Rob Pike中关于interface的说明：

The bigger the interface, the weaker the abstraction.

当然，我们也可以把多个interface结合为一个interface，在有些场景下是可以方便代码编写的。

比如io.ReaderWriter就结合了io.Reader和io.Writer的方法。

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type ReadWriter interface {
    Reader
    Writer
}

何时使用interface

下面介绍2个常见的使用interface的场景。

公共行为可以抽象为interface

比如上面介绍过的io.Reader和io.Writer就是很好的例子。Go标准库里大量使用interface，感兴趣的可以去查阅源代码。

使用interface让Struct成员变量变为private

比如下面这段代码示例：

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package main
type Halloween struct {
   Day, Month string
}
func NewHalloween() Halloween {
   return Halloween { Month: "October", Day: "31" }
}
func (o Halloween) UK(Year string) string {
   return o.Day + " " + o.Month + " " + Year
}
func (o Halloween) US(Year string) string {
   return o.Month + " " + o.Day + " " + Year
}
func main() {
   o := NewHalloween()
   s_uk := o.UK("2020")
   s_us := o.US("2020")
   println(s_uk, s_us)
}

变量o可以直接访问Halloween结构体里的所有成员变量。

有时候我们可能想做一些限制，不希望结构体里的成员变量被随意访问和修改，那就可以借助interface。

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type Country interface {
   UK(string) string
   US(string) string
}
func NewHalloween() Country {
   o := Halloween { Month: "October", Day: "31" }
   return Country(o)
}

我们定义一个新的interface去实现Halloween的所有方法，然后NewHalloween返回这个interface类型。

那外部调用NewHalloween得到的对象就只能使用Halloween结构体里定义的方法，而不能访问结构体的成员变量。

乱用Interface的场景

interface在Go代码里经常被乱用，不少C#或者Java开发背景的人在转Go的时候，通常会先把接口类型抽象好，再去定义具体的类型。

然而，这并不是Go里推荐的。

Don’t design with interfaces, discover them.

—Rob Pike

正如Rob Pike所说，不要一上来做代码设计的时候就先把interface给定义了。

除非真的有需要，否则是不推荐一开始就在代码里使用interface的。

最佳实践应该是先不要想着interface，因为过度使用interface会让代码晦涩难懂。

我们应该先按照没有interface的场景去写代码，如果最后发现使用interface能带来额外的好处，再去使用interface。

注意事项

使用interface进行方法调用的时候，有些开发者可能遇到过一些性能问题。

因为程序运行的时候，需要去哈希表数据结构里找到interface的具体实现类型，然后调用该类型的方法。

但是这个开销是很小的，通常不需要关注。

总结

interface是Go语言里一个核心功能，但是使用不当也会导致代码晦涩难懂。

因此，不要在写代码的时候一上来就先写interface。

要先按照没有interface的场景去写代码，如果最后发现使用interface真的可以带来好处再去使用interface。

如果使用interface没有让代码更好，那就不要使用interface，这样会让代码更简洁易懂。

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