intrface实现分析

2019-12-04 本文已影响0人我给你一个大大的YES

前言

关于interface

接口（interface）代表一种“约定”或“协议”，是多个方法声明的集合。允许在非显示关联情况下，组合并调用其它类型的方法。接口无需依赖类型，带来的优点就是减少调用者可视化方法，隐藏类型内部结构和具体方法实现细节。虽然接口的优点有很多，但是接口的实现是在运行期实现的，所以存在其它额外的开销。在日常开发过程中是否选择接口需要根据场景进行合理的选择。

关于k8s源码阅读interface

源码中出现大量interface，并每个接口方法都有多个实现方法，所以进行学习记录，了解k8s源码是如何进行多态开发的，下面直接进入代码实验，之后进入interface内部实现

代码实验

项目结构如下

hello/
├── main.go //main
├── user3.go //interface的实现方法
└── userinfo
    └── userInfo.go //interface

interface如下

//file:userinfo/userInfo.go
//模仿项目的service，将接口另起包
package userinfo

//UserInfo for user
//UserInfo及GetName等需要外部使用，注意首字母要大写
type UserInfo interface {
    GetName(name string) string
    GetAge(age int) int
}

循序渐进

user1调(u1 *user1)GetName

graph LR
user1-->B["(u1 *user1)GetName"]

//file:main.go
package main

import (
    "fmt"

    "k8s.io/hello/userinfo"
)

type user1 struct {
    u userinfo.UserInfo
}
//func(t *T) B(){}方式，按值调用实现接口会报错，后面会说明
func (u1 *user1) GetName(name string) string {
    return name + "user1"
}

func (u1 user1) GetAge(age int) int {
    return age
}

func main() {
    //也可以直接这样声明 var u1i userinfo.UserInfo = &user1{}
    u1 := new(user1)
    var u1i userinfo.UserInfo = u1
    
    fmt.Println("user1调(u1 *user1)GetName  <====>  " + u1i.GetName("user1"))
}

输出

image.png

user2调(u1 *user1)GetName

graph LR
user2-->B["(u1 *user1)GetName"]

//file:main.go
package main

import (
    "fmt"

    "k8s.io/hello/userinfo"
)

type user1 struct {
    u userinfo.UserInfo
}

func (u1 *user1) GetName(name string) string {
    return name + "user1"
}

func (u1 *user1) GetAge(age int) int {
    return age
}

func main() {
    var u1i userinfo.UserInfo = &user1{}
    u2 := &user2{u: u1i}

    fmt.Println("user2调(u2 *user2)GetName  <====>  " + u2.u.GetName("user2"))
    fmt.Println("user1调(u1 *user1)GetName  <====>  " + u1i.GetName("user1"))
}

输出

image.png

k8s源码中（例如kubelet创建Pod源码）就是按照上面将接口的实现方法对象地址，赋予要调要该方法的对象，不过在代码中有一些是这样实现的

user2调(u3 *user3)GetName

graph LR
user2-->B["(u3 *user3)GetName"]

//file: user3.go
//k8s源码会像如此，将一个package分成多个文件实现
package main

import (
    "k8s.io/hello/userinfo"
)

type user3 struct {
    u userinfo.UserInfo
}

//返回&user3{u: userin}
func newu3in(userin userinfo.UserInfo) userinfo.UserInfo {
    return &user3{u: userin}
}

func (u3 *user3) GetName(name string) string {
    return name
}

func (u3 *user3) GetAge(age int) int {
    return age
}

k8s中一处代码就是如此实现的

//file: k8s.io/kubernetes/pkg/kubelet/kuberuntime/instrumented_services.go--29行
type instrumentedRuntimeService struct {
    service internalapi.RuntimeService
}

// Creates an instrumented RuntimeInterface from an existing RuntimeService.
func newInstrumentedRuntimeService(service internalapi.RuntimeService) internalapi.RuntimeService {
    return &instrumentedRuntimeService{service: service}
}

回到具体调用

package main

import (
    "fmt"

    "k8s.io/hello/userinfo"
)

type user1 struct {
    u userinfo.UserInfo
}

func (u1 *user1) GetName(name string) string {
    return name
}

func (u1 *user1) GetAge(age int) int {
    return age
}

type user2 struct {
    u userinfo.UserInfo
}

func main() {

    var u1i userinfo.UserInfo = &user1{}
    u2 := &user2{u: u1i}
    
    u3 := new(user3)
    u2u3 := user2{u: newu3in(u3)}
    
    //或下面方式均可实现
    //var u3i userinfo.UserInfo = &user3{}
    //u2u3 := user2{u: newu3in(u3i)}

    fmt.Println("user2调(u2 *user2)GetName  <====>  " + u2.u.GetName("user2"))
    fmt.Println("user1调(u1 *user1)GetName  <====>  " + u1i.GetName("user1"))
    fmt.Println("user2调(u3 *user3)GetName  <====>  " + u2u3.u.GetName("user3"))
    
}

输出

image.png

1.interface内部实现

// 接口内包含有方法的实现
type iface struct {
    tab  *itab
    data unsafe.Pointer     // 实际对象指针
}

// 类型信息
type itab struct {
    inter *interfacetype    // 接口类型
    _type *_type            // 实际类型对象
    fun   [1]uintptr        // 实际对象方法地址
}

// 接口内不包含方法的实现,即nil interface.
type eface struct {
    _type *_type
    data  unsafe.Pointer
}

1.1. 按值实现接口和按指针实现接口区别

1.1.1. 按值实现接口

type T struct {}
type Ter interface{
    A()
    B()
}

func(t T) A(){}
func(t *T) B(){}

var o T
var i Ter = o //取值

当将o实现接口Ter时，其实是将T类型内存拷贝一份，然后i.data指向新生成复制品的内存地址。当调用i.A()方法时，经过以下3个步骤：

graph LR
A["A. 通过i.(*data)变量获取复制品内的内容"]-->B["B. 获取i.(*data).A内存。"]
B-->C[" C. 调用i.(*data).A()方法"]

A. 通过i.(*data)变量获取复制品内的内容。
B. 获取i.(*data).A内存。
C. 调用i.(*data).A()方法。

image.png

当调用i.B()方法时，由于receiver的是T.B()和T.A()是不一样的,调用经过也存在区别：*

graph LR
A["A. 通过i.(*data)变量获取其内容。"]-->B["B.Go内部实现禁止对该复制品进行取地址操作"]

A. 通过i.(*data)变量获取其内容(此时的内容指向类型T的指针)。
B. 由于i.(*data)变量获取的内容是地址，所以需要进行取地址操作。但Go内部实现禁止对该复制品进行取地址操作，所以无法调用i.B()方法。

image.png

==⚠️所以代码进行编译时会报错==：T does not implement Ter (B method has pointer receiver)

1.1.2. 按指针实现接口

type T struct {}
type Ter interface{
    A()
    B()
}

func(t T) A(){}
func(t *T) B(){}

var o T
var i Ter = &o //取址

此时通过调用i.A()和i.B()方法：

graph LR
A["A. 通过i.(*data)变量获取复制品内容"]-->B["B. 获取T类型地址"]
B-->C["C. 调用类型T的A和B方法"]

A. 通过i.(*data)变量获取复制品内容(此时内容为指向类型T的指针)。
B. 获取复制品内容(即T类型地址)，
C. 然后调用类型T的A和B方法。

1.1.3. 接口方法集合

通过以上对接口实现分析,可以得出接口的方法集是：

类型T的方法集包含所有receiver T方法。
类型*T的方法集合包含所有Receiver T + *T方法。

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关于interface

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代码实验

循序渐进

1.interface内部实现

1.1. 按值实现接口和按指针实现接口区别

1.1.1. 按值实现接口

1.1.2. 按指针实现接口

1.1.3. 接口方法集合

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