1. interface{}初探

Go是強(qiáng)類型語(yǔ)言，各個(gè)實(shí)例變量的類型信息正是存放在interface{}中的，Go中的反射也與其底層結(jié)構(gòu)有關(guān)。

iface 和 eface 都是 Go 中描述interface{}的底層結(jié)構(gòu)體，區(qū)別在于 iface 描述的接口包含方法，而 eface 則是不包含任何方法的空接口：interface{}。

接下來(lái)，我們將詳細(xì)剖析iface 和 eface的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2. eface

eface 比較簡(jiǎn)單，只維護(hù)了 _type 字段，表示空接口所承載的具體的實(shí)體類型，以及data 描述了具體的值。

type eface struct {
    _type *_type
    data  unsafe.Pointer
}

data字段是iface 和 eface都有的結(jié)構(gòu)，這個(gè)是一個(gè)內(nèi)存指針，指向interface{}實(shí)例對(duì)象信息的存儲(chǔ)地址，在這里，我們可以獲取對(duì)象的具體屬性的數(shù)值信息。

而interface{}的類型信息是存放在_type結(jié)構(gòu)體中的，如下所示，在eface中，直接存放了_type的指針，iface中多了一層封裝，本節(jié)我們主要針對(duì)eface做梳理，所以介紹_type結(jié)構(gòu)體。

type _type struct {
    // 類型大小
    size       uintptr
    ptrdata    uintptr
    // 類型的 hash 值
    hash       uint32
    // 類型的 flag，和反射相關(guān)
    tflag      tflag
    // 內(nèi)存對(duì)齊相關(guān)
    align      uint8
    fieldalign uint8
    // 類型的編號(hào)，有bool, slice, struct 等等等等
    kind       uint8
    alg        *typeAlg
    // gc 相關(guān)
    gcdata    *byte
    str       nameOff
    ptrToThis typeOff
}

我們可以看到size,ptrdata等表示interface{}對(duì)象的類型信息，hash是其對(duì)應(yīng)的哈希值，用于map等的哈希算法，tflag與反射相關(guān)，而align與fieldalign是用來(lái)內(nèi)存對(duì)齊的，這與Go底層的內(nèi)存管理機(jī)制有關(guān)，Go的內(nèi)存管理機(jī)制類似于Linux中的伙伴系統(tǒng)，是以固定大小的內(nèi)存塊進(jìn)行內(nèi)存分配的，與這個(gè)大小進(jìn)行對(duì)齊消除外碎片，提高內(nèi)存利用率。另外還有一些和gc相關(guān)的參數(shù)，大家有一個(gè)初步的理解與認(rèn)識(shí)就可以了，如果想深入掌握可以專門學(xué)習(xí)和查看源碼。

3. iface

與eface不同，iface結(jié)構(gòu)體中要同時(shí)儲(chǔ)存方法信息，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖所示。正如前面所說(shuō)的，itab結(jié)構(gòu)體封裝了_type結(jié)構(gòu)體，同樣利用_type儲(chǔ)存類型信息，另外，其還有一些其他的屬性。hash是對(duì)_type結(jié)構(gòu)體中hash的拷貝，提高類型斷言的效率。bad與inhash都是標(biāo)記位，提高gc以及其他活動(dòng)的效率。fun指向方法信息的具體地址。

另外，interfacetype，他描述的是接口靜態(tài)類型信息。

fun 字段放置和接口方法對(duì)應(yīng)的具體數(shù)據(jù)類型的方法地址，實(shí)現(xiàn)接口調(diào)用方法的動(dòng)態(tài)分派，一般在每次給接口賦值發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)更新此表，或者直接拿緩存的 itab。這里只會(huì)列出實(shí)體類型和接口相關(guān)的方法，實(shí)體類型的其他方法并不會(huì)出現(xiàn)在這里。如果你學(xué)過(guò) C++ 的話，這里可以類比虛函數(shù)的概念，至于靜態(tài)函數(shù)，并不存放在這里。

C++ 和 Go 在定義接口方式上的不同，也導(dǎo)致了底層實(shí)現(xiàn)上的不同。C++ 通過(guò)虛函數(shù)表來(lái)實(shí)現(xiàn)基類調(diào)用派生類的函數(shù)；而 Go 通過(guò) itab 中的 fun 字段來(lái)實(shí)現(xiàn)接口變量調(diào)用實(shí)體類型的函數(shù)。C++ 中的虛函數(shù)表是在編譯期生成的；而 Go 的 itab 中的 fun 字段是在運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)生成的。原因在于，Go 中實(shí)體類型可能會(huì)無(wú)意中實(shí)現(xiàn) N 多接口，很多接口并不是本來(lái)需要的，所以不能為類型實(shí)現(xiàn)的所有接口都生成一個(gè) itab， 這也是“非侵入式”帶來(lái)的影響；這在 C++ 中是不存在的，因?yàn)榕缮枰@示聲明它繼承自哪個(gè)基類。

type iface struct {
    tab  *itab
    data unsafe.Pointer
}

type itab struct {
    inter  *interfacetype
    _type  *_type
    link   *itab
    hash   uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
    bad    bool   // type does not implement interface
    inhash bool   // has this itab been added to hash?
    unused [2]byte
    fun    [1]uintptr // variable sized
}

type interfacetype struct {
    typ     _type
    pkgpath name
    mhdr    []imethod
}

綜合上面的分析，我們可以梳理出，iface對(duì)應(yīng)的幾個(gè)重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系如下圖所示。

4. 接口轉(zhuǎn)化

通過(guò)前面提到的 iface 的源碼可以看到，實(shí)際上它包含接口的類型 interfacetype 和 實(shí)體類型的類型 _type，這兩者都是 iface 的字段 itab 的成員。也就是說(shuō)生成一個(gè) itab 同時(shí)需要接口的類型和實(shí)體的類型。

->itable

當(dāng)判定一種類型是否滿足某個(gè)接口時(shí)，Go 使用類型的方法集和接口所需要的方法集進(jìn)行匹配，如果類型的方法集完全包含接口的方法集，則可認(rèn)為該類型實(shí)現(xiàn)了該接口。

例如某類型有 m 個(gè)方法，某接口有 n 個(gè)方法，則很容易知道這種判定的時(shí)間復(fù)雜度為 O(mn)，Go 會(huì)對(duì)方法集的函數(shù)按照函數(shù)名的字典序進(jìn)行排序，所以實(shí)際的時(shí)間復(fù)雜度為 O(m+n)。

Go的接口實(shí)現(xiàn)是非侵入式的，而是鴨子模式：如果某個(gè)東西長(zhǎng)得像鴨子，像鴨子一樣游泳，像鴨子一樣嘎嘎叫，那它就可以被看成是一只鴨子。

因此，只要我們實(shí)現(xiàn)了接口對(duì)應(yīng)的方法，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的接口，不需要單獨(dú)申明。