Golang学习历程【第十一篇 接口(interface)】

1. 什么是接口

接口是Go语言中实现抽象和多态的核心机制。如果说结构体解决了"数据是什么"的问题，那么接口解决的就是"能做什么"的问题。接口定义了一组方法签名，任何实现了这些方法的类型都"实现"了该接口。

1.1 接口的基本概念

让我们通过一个生活中的例子来理解接口：

现实场景：

• USB接口：定义了数据传输的标准
• 任何符合USB标准的设备（U盘、鼠标、键盘）都可以插入使用
• 我们不需要关心具体是什么设备，只要符合USB标准就行

编程场景：

• 接口定义了方法签名（能做什么）
• 任何实现了这些方法的类型都自动实现了该接口
• 我们可以面向接口编程，而不关心具体实现

1.2 接口的价值和意义

接口的主要作用：

1. 解耦合：分离接口定义和具体实现
2. 多态性：同一接口可以有多种实现
3. 抽象性：隐藏具体实现细节
4. 可扩展性：易于添加新的实现
5. 测试友好：便于编写mock测试

2. 接口的基本语法

2.1 接口定义语法

type 接口名 interface {
    方法名1(参数列表) 返回值列表
    方法名2(参数列表) 返回值列表
    // ... 更多方法
}

2.2 简单接口示例

package main

import "fmt"

// 定义动物接口
type Animal interface {
    Speak() string    // 说话方法
    Move() string     // 移动方法
    GetAge() int      // 获取年龄方法
}

// 狗的实现
type Dog struct {
    Name string
    Age  int
}

func (d Dog) Speak() string {
    return "汪汪"
}

func (d Dog) Move() string {
    return "跑步"
}

func (d Dog) GetAge() int {
    return d.Age
}

// 猫的实现
type Cat struct {
    Name string
    Age  int
}

func (c Cat) Speak() string {
    return "喵喵"
}

func (c Cat) Move() string {
    return "爬行"
}

func (c Cat) GetAge() int {
    return c.Age
}

// 鸟的实现
type Bird struct {
    Species string
    Age     int
}

func (b Bird) Speak() string {
    return "啾啾"
}

func (b Bird) Move() string {
    return "飞翔"
}

func (b Bird) GetAge() int {
    return b.Age
}

// 使用接口的函数
func MakeAnimalSpeak(animal Animal) {
    fmt.Printf("动物说话：%s\n", animal.Speak())
}

func ShowAnimalMove(animal Animal) {
    fmt.Printf("动物移动方式：%s\n", animal.Move())
}

func main() {
    // 创建不同类型的动物
    dog := Dog{Name: "旺财", Age: 3}
    cat := Cat{Name: "咪咪", Age: 2}
    bird := Bird{Species: "鹦鹉", Age: 1}
    
    // 都可以当作Animal接口使用
    animals := []Animal{dog, cat, bird}
    
    fmt.Println("=== 动物表演 ===")
    for i, animal := range animals {
        fmt.Printf("第%d个动物：\n", i+1)
        MakeAnimalSpeak(animal)
        ShowAnimalMove(animal)
        fmt.Printf("年龄：%d岁\n\n", animal.GetAge())
    }
    
    // 直接使用具体类型
    fmt.Println("=== 具体类型调用 ===")
    fmt.Printf("狗说话：%s\n", dog.Speak())
    fmt.Printf("猫移动：%s\n", cat.Move())
    fmt.Printf("鸟年龄：%d\n", bird.GetAge())
}

运行结果：

=== 动物表演 ===
第1个动物：
动物说话：汪汪
动物移动方式：跑步
年龄：3岁

第2个动物：
动物说话：喵喵
动物移动方式：爬行
年龄：2岁

第3个动物：
动物说话：啾啾
动物移动方式：飞翔
年龄：1岁

=== 具体类型调用 ===
狗说话：汪汪
猫移动：爬行
鸟年龄：1

3. 接口的实现机制

3.1 隐式实现

Go语言的接口实现是隐式的，不需要显式声明：

package main

import "fmt"

// 定义接口
type Writer interface {
    Write(data string) (int, error)
}

type Reader interface {
    Read() (string, error)
}

// 文件类型实现
type File struct {
    Name    string
    Content string
    Pos     int
}

func (f *File) Write(data string) (int, error) {
    f.Content += data
    return len(data), nil
}

func (f *File) Read() (string, error) {
    if f.Pos >= len(f.Content) {
        return "", fmt.Errorf("读取结束")
    }
    result := f.Content[f.Pos:]
    f.Pos = len(f.Content)
    return result, nil
}

// 网络连接类型实现
type NetworkConnection struct {
    Address string
    Buffer  string
}

func (nc *NetworkConnection) Write(data string) (int, error) {
    nc.Buffer += data
    fmt.Printf("网络发送到 %s: %s\n", nc.Address, data)
    return len(data), nil
}

func (nc *NetworkConnection) Read() (string, error) {
    if nc.Buffer == "" {
        return "", fmt.Errorf("缓冲区为空")
    }
    result := nc.Buffer
    nc.Buffer = ""
    return result, nil
}

// 使用接口的通用函数
func ProcessData(w Writer, r Reader, data string) {
    // 写入数据
    n, err := w.Write(data)
    if err != nil {
        fmt.Printf("写入错误：%v\n", err)
        return
    }
    fmt.Printf("成功写入%d个字符\n", n)
    
    // 读取数据
    content, err := r.Read()
    if err != nil {
        fmt.Printf("读取错误：%v\n", err)
        return
    }
    fmt.Printf("读取内容：%s\n", content)
}

func main() {
    // 文件操作
    file := &File{Name: "test.txt"}
    fmt.Println("=== 文件操作 ===")
    ProcessData(file, file, "Hello, File!")
    
    // 网络操作
    conn := &NetworkConnection{Address: "192.168.1.1:8080"}
    fmt.Println("\n=== 网络操作 ===")
    ProcessData(conn, conn, "Hello, Network!")
    
    // 混合使用
    fmt.Println("\n=== 混合操作 ===")
    ProcessData(file, conn, "Mixed operation test")
}

运行结果：

=== 文件操作 ===
成功写入11个字符
读取内容：Hello, File!

=== 网络操作 ===
网络发送到 192.168.1.1:8080: Hello, Network!
成功写入15个字符
读取内容：Hello, Network!

=== 混合操作 ===
成功写入21个字符
网络发送到 192.168.1.1:8080: Hello, File!
读取内容：Hello, File!

3.2 接口值的内部结构

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
    "unsafe"
)

type Speaker interface {
    Speak() string
}

type Dog struct {
    Name string
}

func (d Dog) Speak() string {
    return "汪汪，我是" + d.Name
}

type Cat struct {
    Name string
}

func (c Cat) Speak() string {
    return "喵喵，我是" + c.Name
}

func InspectInterface(i interface{}) {
    v := reflect.ValueOf(i)
    fmt.Printf("类型：%T\n", i)
    fmt.Printf("值：%v\n", i)
    fmt.Printf("是否为nil：%t\n", i == nil)
    
    if v.Kind() == reflect.Interface {
        elem := v.Elem()
        fmt.Printf("动态类型：%T\n", elem.Interface())
        fmt.Printf("动态值：%v\n", elem.Interface())
    }
    fmt.Println("---")
}

func main() {
    // nil接口值
    var speaker1 Speaker
    fmt.Println("1. nil接口值：")
    InspectInterface(speaker1)
    
    // 具体类型赋值
    dog := Dog{Name: "旺财"}
    speaker1 = dog
    fmt.Println("2. 赋值Dog后：")
    InspectInterface(speaker1)
    
    // 不同类型赋值
    cat := Cat{Name: "咪咪"}
    speaker1 = cat
    fmt.Println("3. 赋值Cat后：")
    InspectInterface(speaker1)
    
    // 接口切片
    speakers := []Speaker{dog, cat}
    fmt.Println("4. 接口切片：")
    for i, s := range speakers {
        fmt.Printf("索引%d: %T - %s\n", i, s, s.Speak())
    }
}

运行结果：

1. nil接口值：
类型：<nil>
值：<nil>
是否为nil：true
---
2. 赋值Dog后：
类型：main.Dog
值：{旺财}
是否为nil：false
动态类型：main.Dog
动态值：{旺财}
---
3. 赋值Cat后：
类型：main.Cat
值：{咪咪}
是否为nil：false
动态类型：main.Cat
动态值：{咪咪}
---
4. 接口切片：
索引0: main.Dog - 汪汪，我是旺财
索引1: main.Cat - 喵喵，我是咪咪

4. 常用内置接口

4.1 error接口

package main

import (
    "fmt"
)

// error接口的定义
// type error interface {
//     Error() string
// }

// 自定义错误类型
type ValidationError struct {
    Field   string
    Message string
}

func (e ValidationError) Error() string {
    return fmt.Sprintf("验证错误 - 字段：%s，消息：%s", e.Field, e.Message)
}

type NetworkError struct {
    Code    int
    Message string
}

func (e NetworkError) Error() string {
    return fmt.Sprintf("网络错误[%d]: %s", e.Code, e.Message)
}

// 返回error的函数
func ValidateAge(age int) error {
    if age < 0 {
        return ValidationError{
            Field:   "age",
            Message: "年龄不能为负数",
        }
    }
    if age > 150 {
        return ValidationError{
            Field:   "age",
            Message: "年龄不能超过150岁",
        }
    }
    return nil  // 没有错误
}

func ConnectToServer(url string) error {
    if url == "" {
        return NetworkError{
            Code:    400,
            Message: "URL不能为空",
        }
    }
    if url == "timeout.com" {
        return NetworkError{
            Code:    504,
            Message: "连接超时",
        }
    }
    return nil  // 连接成功
}

func main() {
    // 测试验证错误
    ages := []int{-5, 25, 200}
    for _, age := range ages {
        fmt.Printf("验证年龄 %d: ", age)
        if err := ValidateAge(age); err != nil {
            fmt.Printf("❌ %v\n", err)
        } else {
            fmt.Printf("✅ 验证通过\n")
        }
    }
    
    // 测试网络错误
    urls := []string{"", "timeout.com", "google.com"}
    fmt.Println("\n=== 网络连接测试 ===")
    for _, url := range urls {
        fmt.Printf("连接 %s: ", url)
        if err := ConnectToServer(url); err != nil {
            fmt.Printf("❌ %v\n", err)
        } else {
            fmt.Printf("✅ 连接成功\n")
        }
    }
    
    // 错误类型断言
    fmt.Println("\n=== 错误类型分析 ===")
    err := ValidateAge(-1)
    if err != nil {
        if validationErr, ok := err.(ValidationError); ok {
            fmt.Printf("这是验证错误：字段=%s, 消息=%s\n", 
                      validationErr.Field, validationErr.Message)
        }
    }
}

运行结果：

验证年龄 -5: ❌ 验证错误 - 字段：age，消息：年龄不能为负数
验证年龄 25: ✅ 验证通过
验证年龄 200: ❌ 验证错误 - 字段：age，消息：年龄不能超过150岁

=== 网络连接测试 ===
连接 : ❌ 网络错误[400]: URL不能为空
连接 timeout.com: ❌ 网络错误[504]: 连接超时
连接 google.com: ✅ 连接成功

=== 错误类型分析 ===
这是验证错误：字段=age, 消息=年龄不能为负数

4.2 Stringer接口

package main

import (
    "fmt"
)

// Stringer接口定义
// type Stringer interface {
//     String() string
// }

type Person struct {
    Name string
    Age  int
    City string
}

func (p Person) String() string {
    return fmt.Sprintf("姓名：%s，年龄：%d岁，来自：%s", p.Name, p.Age, p.City)
}

type Product struct {
    Name  string
    Price float64
    Stock int
}

func (p Product) String() string {
    return fmt.Sprintf("商品：%s，价格：¥%.2f，库存：%d件", p.Name, p.Price, p.Stock)
}

type Point struct {
    X, Y int
}

func (p Point) String() string {
    return fmt.Sprintf("(%d, %d)", p.X, p.Y)
}

func main() {
    // 创建各种对象
    person := Person{Name: "张三", Age: 25, City: "北京"}
    product := Product{Name: "iPhone 15", Price: 5999.00, Stock: 100}
    point := Point{X: 10, Y: 20}
    
    // 直接打印会自动调用String()方法
    fmt.Println("=== 自动调用String()方法 ===")
    fmt.Println(person)
    fmt.Println(product)
    fmt.Println(point)
    
    // 显式调用String()方法
    fmt.Println("\n=== 显式调用String()方法 ===")
    fmt.Println("Person字符串表示：", person.String())
    fmt.Println("Product字符串表示：", product.String())
    fmt.Println("Point字符串表示：", point.String())
    
    // 在格式化中的使用
    fmt.Println("\n=== 格式化输出 ===")
    fmt.Printf("个人信息：%s\n", person)
    fmt.Printf("商品信息：%s\n", product)
    fmt.Printf("坐标信息：%s\n", point)
    
    // 切片和映射
    people := []Person{
        {Name: "李四", Age: 30, City: "上海"},
        {Name: "王五", Age: 28, City: "广州"},
    }
    
    fmt.Println("\n=== 对象切片 ===")
    fmt.Println(people)
}

运行结果：

=== 自动调用String()方法 ===
姓名：张三，年龄：25岁，来自：北京
商品：iPhone 15，价格：¥5999.00，库存：100件
(10, 20)

=== 显式调用String()方法 ===
Person字符串表示： 姓名：张三，年龄：25岁，来自：北京
Product字符串表示： 商品：iPhone 15，价格：¥5999.00，库存：100件
Point字符串表示： (10, 20)

=== 格式化输出 ===
个人信息：姓名：张三，年龄：25岁，来自：北京
商品信息：商品：iPhone 15，价格：¥5999.00，库存：100件
坐标信息：(10, 20)

=== 对象切片 ===
[{李四 30 上海} {王五 28 广州}]

5. 接口组合和嵌套

5.1 接口组合

package main

import "fmt"

// 基础接口
type Reader interface {
    Read() (string, error)
}

type Writer interface {
    Write(data string) (int, error)
}

type Closer interface {
    Close() error
}

// 组合接口
type ReadWriter interface {
    Reader  // 嵌入Reader接口
    Writer  // 嵌入Writer接口
}

type ReadWriteCloser interface {
    Reader  // 读取功能
    Writer  // 写入功能
    Closer  // 关闭功能
}

// 具体实现
type File struct {
    Name    string
    Content string
    Closed  bool
}

func (f *File) Read() (string, error) {
    if f.Closed {
        return "", fmt.Errorf("文件已关闭")
    }
    return f.Content, nil
}

func (f *File) Write(data string) (int, error) {
    if f.Closed {
        return 0, fmt.Errorf("文件已关闭")
    }
    f.Content += data
    return len(data), nil
}

func (f *File) Close() error {
    f.Closed = true
    fmt.Printf("文件 %s 已关闭\n", f.Name)
    return nil
}

// 网络连接实现
type NetworkConnection struct {
    Address string
    Buffer  string
    Closed  bool
}

func (nc *NetworkConnection) Read() (string, error) {
    if nc.Closed {
        return "", fmt.Errorf("连接已关闭")
    }
    if nc.Buffer == "" {
        return "", fmt.Errorf("缓冲区为空")
    }
    result := nc.Buffer
    nc.Buffer = ""
    return result, nil
}

func (nc *NetworkConnection) Write(data string) (int, error) {
    if nc.Closed {
        return 0, fmt.Errorf("连接已关闭")
    }
    nc.Buffer += data
    fmt.Printf("发送到 %s: %s\n", nc.Address, data)
    return len(data), nil
}

func (nc *NetworkConnection) Close() error {
    nc.Closed = true
    fmt.Printf("网络连接 %s 已关闭\n", nc.Address)
    return nil
}

// 使用组合接口的函数
func ProcessData(rwc ReadWriteCloser, data string) error {
    // 写入数据
    _, err := rwc.Write(data)
    if err != nil {
        return err
    }
    
    // 读取数据
    content, err := rwc.Read()
    if err != nil {
        return err
    }
    fmt.Printf("读取到数据：%s\n", content)
    
    // 关闭资源
    return rwc.Close()
}

func main() {
    // 文件操作
    file := &File{Name: "test.txt"}
    fmt.Println("=== 文件操作 ===")
    err := ProcessData(file, "Hello, File System!")
    if err != nil {
        fmt.Printf("文件操作错误：%v\n", err)
    }
    
    // 网络操作
    conn := &NetworkConnection{Address: "192.168.1.100:8080"}
    fmt.Println("\n=== 网络操作 ===")
    err = ProcessData(conn, "Hello, Network!")
    if err != nil {
        fmt.Printf("网络操作错误：%v\n", err)
    }
    
    // 验证接口兼容性
    fmt.Println("\n=== 接口兼容性测试 ===")
    var rw ReadWriter = file
    fmt.Printf("File实现了ReadWriter接口：%t\n", rw != nil)
    
    var reader Reader = conn
    fmt.Printf("NetworkConnection实现了Reader接口：%t\n", reader != nil)
}

运行结果：

=== 文件操作 ===
读取到数据：Hello, File System!
文件 test.txt 已关闭

=== 网络操作 ===
发送到 192.168.1.100:8080: Hello, Network!
读取到数据：Hello, Network!
网络连接 192.168.1.100:8080 已关闭

=== 接口兼容性测试 ===
File实现了ReadWriter接口：true
NetworkConnection实现了Reader接口：true

6. 空接口和类型断言

6.1 空接口 interface{}

package main

import (
    "fmt"
)

// 空接口可以存储任何类型的值
func PrintAnything(v interface{}) {
    fmt.Printf("值：%v，类型：%T\n", v, v)
}

func GetTypeDescription(v interface{}) string {
    switch v.(type) {
    case int:
        return "这是一个整数"
    case string:
        return "这是一个字符串"
    case bool:
        return "这是一个布尔值"
    case []int:
        return "这是一个整数切片"
    case map[string]int:
        return "这是一个字符串到整数的映射"
    default:
        return fmt.Sprintf("这是 %T 类型的值", v)
    }
}

func main() {
    // 空接口可以存储任何类型
    values := []interface{}{
        42,
        "Hello",
        true,
        3.14,
        []int{1, 2, 3},
        map[string]int{"a": 1, "b": 2},
        struct{ Name string }{Name: "张三"},
    }
    
    fmt.Println("=== 空接口存储不同类型 ===")
    for i, v := range values {
        fmt.Printf("索引%d: %v\n", i, GetTypeDescription(v))
        PrintAnything(v)
    }
    
    // 空接口的实际应用
    fmt.Println("\n=== 实际应用场景 ===")
    
    // 1. 通用容器
    container := make(map[string]interface{})
    container["name"] = "张三"
    container["age"] = 25
    container["scores"] = []int{85, 92, 78}
    container["active"] = true
    
    fmt.Println("通用容器内容：")
    for key, value := range container {
        fmt.Printf("  %s: %v (%T)\n", key, value, value)
    }
    
    // 2. 函数参数
    processData := func(data interface{}) {
        switch v := data.(type) {
        case string:
            fmt.Printf("处理字符串：%s (长度: %d)\n", v, len(v))
        case int:
            fmt.Printf("处理整数：%d (平方: %d)\n", v, v*v)
        case []int:
            sum := 0
            for _, n := range v {
                sum += n
            }
            fmt.Printf("处理整数切片：总和=%d\n", sum)
        default:
            fmt.Printf("处理未知类型：%T\n", v)
        }
    }
    
    processData("Hello World")
    processData(5)
    processData([]int{1, 2, 3, 4, 5})
}

运行结果：

=== 空接口存储不同类型 ===
索引0: 这是一个整数
值：42，类型：int
索引1: 这是一个字符串
值：Hello，类型：string
索引2: 这是一个布尔值
值：true，类型：bool
索引3: 这是 float64 类型的值
值：3.14，类型：float64
索引4: 这是一个整数切片
值：[1 2 3]，类型：[]int
索引5: 这是一个字符串到整数的映射
值：map[a:1 b:2]，类型：map[string]int
索引6: 这是 struct { Name string } 类型的值
值：{张三}，类型：struct { Name string }

=== 实际应用场景 ===
通用容器内容：
  active: true (bool)
  age: 25 (int)
  name: 张三 (string)
  scores: [85 92 78] ([]int)
处理字符串：Hello World (长度: 11)
处理整数：5 (平方: 25)
处理整数切片：总和=15

6.2 类型断言

package main

import "fmt"

func ProcessValue(v interface{}) {
    fmt.Printf("处理值：%v (类型：%T)\n", v, v)
    
    // 方法1：类型断言（单个类型）
    if str, ok := v.(string); ok {
        fmt.Printf("  ✅ 这是字符串，长度：%d，内容：%s\n", len(str), str)
    }
    
    if num, ok := v.(int); ok {
        fmt.Printf("  ✅ 这是整数，值：%d，平方：%d\n", num, num*num)
    }
    
    // 方法2：类型选择（switch）
    switch value := v.(type) {
    case string:
        fmt.Printf("  🔤 字符串处理：转大写：%s\n", 
                   stringToUpper(value))
    case int:
        fmt.Printf("  🔢 整数处理：判断奇偶：%s\n", 
                   evenOrOdd(value))
    case bool:
        fmt.Printf("  🔘 布尔处理：取反：%t\n", !value)
    case []int:
        fmt.Printf("  📊 切片处理：求和：%d\n", sumSlice(value))
    case nil:
        fmt.Printf("  ⚠️  空值处理\n")
    default:
        fmt.Printf("  ❓ 未知类型处理：%T\n", value)
    }
    fmt.Println()
}

func stringToUpper(s string) string {
    result := make([]rune, len(s))
    for i, r := range s {
        if r >= 'a' && r <= 'z' {
            result[i] = r - 'a' + 'A'
        } else {
            result[i] = r
        }
    }
    return string(result)
}

func evenOrOdd(n int) string {
    if n%2 == 0 {
        return "偶数"
    }
    return "奇数"
}

func sumSlice(nums []int) int {
    sum := 0
    for _, n := range nums {
        sum += n
    }
    return sum
}

func main() {
    // 测试不同类型
    testData := []interface{}{
        "Hello World",
        42,
        true,
        []int{1, 2, 3, 4, 5},
        3.14,
        nil,
    }
    
    fmt.Println("=== 类型断言演示 ===")
    for _, data := range testData {
        ProcessValue(data)
    }
    
    // 安全的类型转换示例
    fmt.Println("=== 安全类型转换 ===")
    var unknown interface{} = "测试字符串"
    
    // 安全转换
    if str, ok := unknown.(string); ok {
        fmt.Printf("安全转换成功：%s\n", str)
    } else {
        fmt.Printf("转换失败，不是字符串类型\n")
    }
    
    // 不安全转换（会panic）
    // str := unknown.(string)  // 如果unknown不是string会panic
    
    // 批量处理示例
    fmt.Println("\n=== 批量数据处理 ===")
    mixedData := []interface{}{1, "two", 3.0, true, "five"}
    
    strings := make([]string, 0)
    numbers := make([]int, 0)
    
    for _, item := range mixedData {
        switch v := item.(type) {
        case string:
            strings = append(strings, v)
        case int:
            numbers = append(numbers, v)
        }
    }
    
    fmt.Printf("提取的字符串：%v\n", strings)
    fmt.Printf("提取的数字：%v\n", numbers)
}

运行结果：

=== 类型断言演示 ===
处理值：Hello World (类型：string)
  ✅ 这是字符串，长度：11，内容：Hello World
  🔤 字符串处理：转大写：HELLO WORLD

处理值：42 (类型：int)
  ✅ 这是整数，值：42，平方：1764
  🔢 整数处理：判断奇偶：偶数

处理值：true (类型：bool)
  🔘 布尔处理：取反：false

处理值：[1 2 3 4 5] (类型：[]int)
  📊 切片处理：求和：15

处理值：3.14 (类型：float64)
  ❓ 未知类型处理：float64

处理值：<nil> (类型：<nil>)
  ⚠️  空值处理

=== 安全类型转换 ===
安全转换成功：测试字符串

=== 批量数据处理 ===
提取的字符串：[two five]
提取的数字：[1]

7. 接口的最佳实践

7.1 接口设计原则

package main

import "fmt"

// 好的接口设计：小而专一
type Shape interface {
    Area() float64
}

type Drawable interface {
    Draw()
}

type Movable interface {
    Move(dx, dy float64)
}

// 组合使用
type Graphic interface {
    Shape
    Drawable
    Movable
}

// 具体实现
type Rectangle struct {
    Width, Height float64
    X, Y         float64
}

func (r Rectangle) Area() float64 {
    return r.Width * r.Height
}

func (r Rectangle) Draw() {
    fmt.Printf("绘制矩形：宽=%.1f, 高=%.1f\n", r.Width, r.Height)
}

func (r *Rectangle) Move(dx, dy float64) {
    r.X += dx
    r.Y += dy
    fmt.Printf("矩形移动到：(%.1f, %.1f)\n", r.X, r.Y)
}

// 不好的接口设计：过大过杂
type BadInterface interface {
    Read() string
    Write(string)
    Close()
    Validate()
    Log(string)
    Notify()
    // ... 过多方法
}

func main() {
    rect := Rectangle{Width: 10, Height: 5}
    
    // 使用小接口
    var shape Shape = rect
    var drawable Drawable = rect
    var movable Movable = &rect
    
    fmt.Println("=== 小接口使用 ===")
    fmt.Printf("面积：%.2f\n", shape.Area())
    drawable.Draw()
    movable.Move(5, 3)
    
    // 接口隔离原则示例
    fmt.Println("\n=== 接口隔离原则 ===")
    
    // 只需要绘图功能
    drawOnly := func(d Drawable) {
        d.Draw()
    }
    drawOnly(rect)
    
    // 只需要面积计算功能
    calculateOnly := func(s Shape) {
        fmt.Printf("面积计算结果：%.2f\n", s.Area())
    }
    calculateOnly(rect)
}

运行结果：

=== 小接口使用 ===
面积：50.00
绘制矩形：宽=10.0, 高=5.0
矩形移动到：(5.0, 3.0)

=== 接口隔离原则 ===
绘制矩形：宽=10.0, 高=5.0
面积计算结果：50.00

7.2 接口在测试中的应用

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

// 定义接口用于测试
type TimeProvider interface {
    Now() time.Time
}

type RealTimeProvider struct{}

func (RealTimeProvider) Now() time.Time {
    return time.Now()
}

// 测试用的模拟时间提供者
type MockTimeProvider struct {
    CurrentTime time.Time
}

func (m MockTimeProvider) Now() time.Time {
    return m.CurrentTime
}

// 使用时间的服务
type UserService struct {
    timeProvider TimeProvider
}

func NewUserService(tp TimeProvider) *UserService {
    return &UserService{timeProvider: tp}
}

func (us *UserService) CreateUser(name string) string {
    now := us.timeProvider.Now()
    return fmt.Sprintf("用户%s创建于%s", name, now.Format("2006-01-02 15:04:05"))
}

func (us *UserService) CheckExpiry(expiry time.Time) bool {
    return us.timeProvider.Now().After(expiry)
}

func main() {
    fmt.Println("=== 真实时间测试 ===")
    // 使用真实时间
    realService := NewUserService(RealTimeProvider{})
    userMsg := realService.CreateUser("张三")
    fmt.Println(userMsg)
    
    // 检查过期时间
    futureTime := time.Now().Add(24 * time.Hour)
    isExpired := realService.CheckExpiry(futureTime)
    fmt.Printf("未来时间是否过期：%t\n", isExpired)
    
    fmt.Println("\n=== 模拟时间测试 ===")
    // 使用模拟时间进行测试
    mockTime := time.Date(2024, 1, 15, 10, 30, 0, 0, time.UTC)
    mockProvider := MockTimeProvider{CurrentTime: mockTime}
    mockService := NewUserService(mockProvider)
    
    userMsg2 := mockService.CreateUser("李四")
    fmt.Println(userMsg2)
    
    // 测试过期检查
    pastTime := time.Date(2023, 1, 1, 0, 0, 0, 0, time.UTC)
    isExpired2 := mockService.CheckExpiry(pastTime)
    fmt.Printf("过去时间是否过期：%t\n", isExpired2)
    
    futureTime2 := time.Date(2025, 1, 1, 0, 0, 0, 0, time.UTC)
    isExpired3 := mockService.CheckExpiry(futureTime2)
    fmt.Printf("未来时间是否过期：%t\n", isExpired3)
}

运行结果：

=== 真实时间测试 ===
用户张三创建于2024-01-15 15:30:45
未来时间是否过期：false

=== 模拟时间测试 ===
用户李四创建于2024-01-15 10:30:00
过去时间是否过期：true
未来时间是否过期：false

8. 总结

接口是Go语言实现抽象和多态的核心机制：

核心特点：

• 隐式实现：无需显式声明实现关系
• 动态类型：运行时确定具体类型
• 空接口：可以存储任何类型
• 组合能力：接口可以嵌入其他接口

设计原则：

• 接口应该小而专注，遵循接口隔离原则
• 优先使用组合而非继承
• 合理使用空接口和类型断言
• 为测试提供良好的接口设计

应用场景：

• 定义行为规范（如io.Reader, io.Writer）
• 实现依赖注入和控制反转
• 支持多态和动态分派
• 便于单元测试和mock

接口是Go语言"面向接口编程"理念的体现，掌握好接口的使用对于编写高质量的Go程序至关重要。

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