从底层深入Go的基础模型 - interface

interface

In Object-oriented programming, a protocol or interface is a common means for unrelated Object (computer science) to communicate with each other. These are definitions of Method (computer programming) and values which the objects agree upon in order to co-operate. —— wiki

0 interface是什么

在wiki中是这样定义的，interface和protocol类似，都是双方为了交流而作出的约定。

直接拿这套定义去理解golang中的interface可能难以理解，那么可以换种说法，即interface就像包饺子。

具体类型就像饺子馅，而预先定义的接口则就是饺子皮，也就是对具体类型进行了一层封装后，放入桌上（itabTable），随需随拿。最后吃的仍然是馅。

（真正使用的仍然是接口中包着的具体类型方法）

01.

为什么要使用interface

1.1 写一个通用的函数

在golang中不支持泛型，如果不使用interface的话，需要考虑不同类型的入参，复制粘贴n份，累得慌。

而有了interface之后，各种类型都能封装成interface，因此间接的实现了泛型编程，能够用来写接受多种类型入参的函数。

这一点可以利用来做单元测试 (mock入参) ，以及各服务之间的解偶 (比如只提供一个redis的增删改查接口，实现层可随意替换实现方式不影响业务) 。

1.2 隐藏具体实现

用户只能使用interface提供的方法，而具体的实现细节则不需要暴露。（典型案例context.Context）

1.3 提供插入点

有点像java的静态代理，就是在调用函数的时候，在前面做点别的事情。

举个例子就是在http请求之前加header的实现：

02.

interface的结构

interface存在两种interface类型,eface和iface。

2.1 eface

eface顾名思义 empty interface，没有定义方法的interface底层结构即为eface。

eface只有_type以及指向数据(拷贝)的指针。

2.2 iface

定义了方法的interface底层结构为iface。

iface则还有定义接口方法，因此有有一个tab属性以及指向数据(拷贝)的指针。

03.

itabTable的设计

3.1 什么是itabTable

golang有一个itabTable哈希表，即利用空间换时间的思路，存放所有的itab，具体实现方式则通过一个数组(entries)实现。

3.2 如何对itab进行哈希

取itab中的接口类型与实际类型，分别哈希后取异或。

3.3 itabTable哈希表的寻址方式

——（二次寻址法）

itabTable作为一个哈希表，插入和读取肯定不可能是每次遍历整个数组，这样非常耗费性能。

因此go中itabTable使用的是quadratic probing。

公式为**h(i) = h0 + i(i+1)/2 mod 2^k

h(i)：目标位置

h0：起点，也就是一开始 将itab哈希之后的值 。（在这里对itab哈希的实现是通过将interfacetype和itab分别哈希之后异或获得）

i(i+1)/2：用于防止哈希冲突**，其实就是趋向于1+2+3+4+5+6...的函数表达式，在实现中是一个for循环，不断增加偏移量，比如一开始a+1，如果bucket已被占位或不是目标内容，则下一次找a+1+2的位置，还不是就a+1+2+3。为了防止一直递增超过哈希表（数组）的大小，所以加一个mod 2^k(mod数组的长度)

其实也就是一种 二次寻址法的实现 。

04.

itabTable的增与删

4.1 itab的初始化——init方法

itab需要初始化之后才能插入itabTable。

遍历接口类型与具体类型比较具体类型是否实现了所有接口类型， 理论上时间复杂度为O(n^2)。

但是实际上因为接口类型与具体类型的插入都是按照字典序排序的，因此实际上 时间复杂度为O(mn) ，使用双指针遍历即可。

4.2 插入itab至itabTable（add方法）

itab使用接口类型(interfaceType)以及具体类型(_type)初始化之后，就能将itab放置与itabTable。

使用的插入方法正是之前的 二次寻址法 。

4.3 在itabTable中寻找itab（find方法）

在itabTable中根据接口类型以及具体类型寻找itab。

使用的搜索模式也是 二次寻址法 。

05.

汇编验证

代码皆不可信，我们再用汇编来证实一下以上的思路。

汇编代码：

06.

思考

全文读至此，应该能读懂runtime.convI2I方法了

有兴趣的可以根据上文的内容，解读一下上面汇编中使用的方法。

END

文｜【无线平台】李晨毅

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