深入了解Golang interface{}的底层原理实现

Glory ·

更新时间:2024-11-10

· 339 次阅读

前言

interface数据结构

iface

eface

总结

前言

在 Go 语言没有泛型之前，接口可以作为一种替代实现，也就是万物皆为的 interface。那到底 interface 是怎么设计的底层结构呢？下面咱们透过底层分别看一下这两种类型的接口原理。感兴趣的小伙伴们可以参考借鉴，希望对大家能有所帮助。

interface数据结构

golang中的接口分为带方法的接口和空接口。带方法的接口在底层用iface表示，空接口的底层则是eface表示。下面咱们透过底层分别看一下这两种数据结构。

iface

iface表示的是包含方法的interface；例如：

type Test interface{
    test()
}

底层源代码是：

//runtime/runtime2.go
//非空接口
type iface struct {
tab  *itab
data unsafe.Pointer //data是指向真实数据的指针
}
type itab struct {
inter  *interfacetype //描述接口自己的类型
_type  *_type         //接口内部存储的具体数据的真实类型
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 // fun是指向方法集的指针。它用于动态调度。
}
//runtime/type.go
type _type struct {
size       uintptr
ptrdata    uintptr // size of memory prefix holding all pointers
hash       uint32
tflag      tflag
align      uint8
fieldalign uint8
kind       uint8
alg        *typeAlg
// gcdata stores the GC type data for the garbage collector.
// If the KindGCProg bit is set in kind, gcdata is a GC program.
// Otherwise it is a ptrmask bitmap. See mbitmap.go for details.
gcdata    *byte
str       nameOff
ptrToThis typeOff
}

和eface相同的是都有指向具体数据的指针data字段。不同的是_type变成了tab。

hash 是对 _type.hash 的拷贝，当我们想将 interface 类型转换成具体类型时，可以使用该字段快速判断目标类型和具体类型 runtime._type 是否一致；

fun 是一个动态大小的数组，它是一个用于动态派发的虚函数表，存储了一组函数指针。虽然该变量被声明成大小固定的数组，但是在使用时会通过原始指针获取其中的数据；

eface

eface顾名思义 empty interface，代表的是不包含方法的interface,例如：

type Test interface {}

因为空接口不包含任何方法，所以它的结构也很简单,底层源代码是：

//空接口
type eface struct {
_type *_type         //接口内部存储的具体数据的真实类型
data  unsafe.Pointer //data是指向真实数据的指针
}
//runtime/type.go
type _type struct {
size       uintptr
ptrdata    uintptr // size of memory prefix holding all pointers
hash       uint32
tflag      tflag
align      uint8
fieldalign uint8
kind       uint8
alg        *typeAlg
// gcdata stores the GC type data for the garbage collector.
// If the KindGCProg bit is set in kind, gcdata is a GC program.
// Otherwise it is a ptrmask bitmap. See mbitmap.go for details.
gcdata    *byte
str       nameOff
ptrToThis typeOff
}

eface 结构体主要包含两个字段，共16字节。

_type：这个是运行时 runtime._type 指针类型，表示数据类型

data: 表示的数据指针

总结

Go语言底层对非空interface和空interface实现上做了区分。空interface的底层结构是eface结构。它与iface的区别在于，它拥有的不再是 *itab类型数据，而是 _type 类型的数据。是因为，eface面向的是空的interface数据，既然是空的interface，那么只需要用 *_type 代表类型，data字段指向具体数据即可。这里的 *_type 是此interface代表的数据的类型。