背景：

golang的interface是一種satisfied式的。A類只要實(shí)現(xiàn)了IA interface定義的方法，A就satisfied了接口IA。更抽象一層，如果某些設(shè)計(jì)上需要一些更抽象的共性，比如print各類型，這時(shí)需要使用reflect機(jī)制，reflect實(shí)質(zhì)上就是將interface的實(shí)現(xiàn)暴露了一部分給應(yīng)用代碼。要理解reflect，需要深入了解interface。go的interface是一種隱式的interface，但golang的類型是編譯階段定的，是static的，如：

type MyInt int
var i int
var j MyInt

雖然MyInt底層就是int，但在編譯器角度看，i的類型是int，j的類型是MyInt，是靜態(tài)、不一致的。兩者要賦值必須要進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。即使是interface，就語(yǔ)言角度來(lái)看也是靜態(tài)的。如:

var r io.Reader

不管r后面用什么來(lái)初始化，它的類型總是io.Reader。更進(jìn)一步，對(duì)于空的interface，也是如此。記住go語(yǔ)言類型是靜態(tài)這一點(diǎn)，對(duì)于理解interface/reflect很重要?？匆焕?/p>

var r io.Reader
tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {
    return nil, err
}
r = tty

到這里，r的類型是什么？r的類型仍然是interface io.Reader，只是r = tty這一句，隱含了一個(gè)類型轉(zhuǎn)換，將tty轉(zhuǎn)成了io.Reader。

interface的實(shí)現(xiàn)：

作為一門(mén)編程語(yǔ)言，對(duì)方法的處理一般分為兩種類型：一是將所有方法組織在一個(gè)表格里，靜態(tài)地調(diào)用（C++, java）；二是調(diào)用時(shí)動(dòng)態(tài)查找方法(python, smalltalk, js)。而go語(yǔ)言是兩者的結(jié)合：雖然有table，但是是需要在運(yùn)行時(shí)計(jì)算的table。如下例：Binary類實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)方法，String()和Get()

type Binary uint64
func (i Binary) String() string {
    return strconv.Uitob64(i.Get(), 2)
}
  
func (i Binary) Get() uint64 {
    return uint64(i)
}

因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了String()，按照golang的隱式方法實(shí)現(xiàn)來(lái)看，Binary satisfied了Stringer接口。因此它可以賦值： s:=Stringer(b)。以此為例來(lái)說(shuō)明下interface的實(shí)現(xiàn)：interface的內(nèi)存組織如圖：

一個(gè)interface值由兩個(gè)指針組成，第一個(gè)指向一個(gè)interface table，叫 itable。itable開(kāi)頭是一些描述類型的元字段，后面是一串方法。注意這個(gè)方法是interface本身的方法，并非其dynamic value（Binary）的方法。即這里只有String()方法，而沒(méi)有Get方法。但這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)肯定是具體類的方法，這里就是Binary的方法。
當(dāng)這個(gè)interface無(wú)方法時(shí)，itable可以省略，直接指向一個(gè)type即可。
另一個(gè)指針data指向dynamic value的一個(gè)拷貝，這里則是b的一份拷貝。也就是，給interface賦值時(shí)，會(huì)在堆上分配內(nèi)存，用于存放拷貝的值。
同樣，當(dāng)值本身只有一個(gè)字長(zhǎng)時(shí)，這個(gè)指針也可以省略。
一個(gè)interface的初始值是兩個(gè)nil。比如，

var w io.Writer

這時(shí)，tab和data都是nil。interface是否為nil取決于itable字段。所以不一定data為nil就是nil，判斷時(shí)要額外注意。

這樣，像這樣的代碼：

switch v := any.(type) {
case int:
    return strconv.Itoa(v)
case float:
    return strconv.Ftoa(v, 'g', -1)
}

實(shí)際上是any這個(gè)interface取了  any. tab->type。

而interface的函數(shù)調(diào)用實(shí)際上就變成了：

s.tab->fun[0](s.data)。第一個(gè)參數(shù)即自身類型指針。

itable的生成：

itable的生成是理解interface的關(guān)鍵。

如剛開(kāi)始處提的，為了支持go語(yǔ)言這種接口間僅通過(guò)方法來(lái)聯(lián)系的特性，是沒(méi)有辦法像C++一樣，在編譯時(shí)預(yù)先生成一個(gè)method table的，只能在運(yùn)行時(shí)生成。因此，自然的，所有的實(shí)體類型都必須有一個(gè)包含此類型所有方法的“類型描述符”(type description structure)；而interface類型也同樣有一個(gè)類似的描述符，包含了所有的方法。

這樣，interface賦值時(shí)，計(jì)算interface對(duì)象的itable時(shí)，需要對(duì)兩種類型的方法列表進(jìn)行遍歷對(duì)比。如后面代碼所示，這種計(jì)算只需要進(jìn)行一次，而且優(yōu)化成了O(m+n)。

可見(jiàn)，interface與itable之間的關(guān)系不是獨(dú)立的，而是與interface具體的value類型有關(guān)。即（interface類型， 具體類型）->itable。

var any interface{}  // initialized elsewhere
s := any.(Stringer)  // dynamic conversion
for i := 0; i < 100; i++ {
    fmt.Println(s.String())
}

itable的計(jì)算不需要到函數(shù)調(diào)用時(shí)進(jìn)行，只需要在interface賦值時(shí)進(jìn)行即可，如上第2行，不需要在第4行進(jìn)行。

最后，看一些實(shí)現(xiàn)代碼：

以下是上面圖中的兩個(gè)字段。

type iface struct {
    tab  *itab     // 指南itable
    data unsafe.Pointer     // 指向真實(shí)數(shù)據(jù)
}

再看itab的實(shí)現(xiàn)：

type itab struct {
    inter  *interfacetype
    _type  *_type
    link   *itab
    bad    int32
    unused int32
    fun    [1]uintptr // variable sized
}

可見(jiàn)，它使用一個(gè)疑似鏈表的東西，可以猜這是用作hash表的拉鏈。前兩個(gè)字段應(yīng)該是用來(lái)表達(dá)具體的interface類型和實(shí)際擁有的值的類型的，即一個(gè)itable的key。(上文提到的（interface類型， 具體類型） )

type imethod struct {
    name nameOff
    ityp typeOff
}

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

interfacetype如有若干imethod，可以猜想這是表達(dá)interface定義的方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

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
}

對(duì)于_type，可見(jiàn)里面有g(shù)c的東西，應(yīng)該就是具體的類型了。這里有個(gè)hash字段，itable實(shí)現(xiàn)就是掛在一個(gè)全局的hash table中。hash時(shí)用到了這個(gè)字段：

func itabhash(inter *interfacetype, typ *_type) uint32 {
    // compiler has provided some good hash codes for us.
    h := inter.typ.hash
    h += 17 * typ.hash
    // TODO(rsc): h += 23 * x.mhash ?
    return h % hashSize
}

可見(jiàn)，這里有個(gè)把interface類型與具體類型之間的信息結(jié)合起來(lái)做一個(gè)hash的過(guò)程，這個(gè)hash就是上述的itab的存儲(chǔ)地點(diǎn)，itab中的link就是hash中的拉鏈。

回到itab，看取一個(gè)itab的邏輯：

如果發(fā)生了typeassert或是interface的賦值（強(qiáng)轉(zhuǎn)），需要臨時(shí)計(jì)算一個(gè)itab。這時(shí)會(huì)先在hash表中找，找不到才會(huì)真實(shí)計(jì)算。

     h := itabhash(inter, typ)

     // look twice - once without lock, once with.
     // common case will be no lock contention.
     var m *itab
     var locked int
     for locked = 0; locked < 2; locked++ {
         if locked != 0 {
             lock(&ifaceLock)
         }
         for m = (*itab)(atomic.Loadp(unsafe.Pointer(&hash[h]))); m != nil; m = m.link {
             if m.inter == inter && m._type == typ {
                 return m    // 找到了前面計(jì)算過(guò)的itab
             }
         }
     }
    // 沒(méi)有找到，生成一個(gè)，并加入到itab的hash中。
     m = (*itab)(persistentalloc(unsafe.Sizeof(itab{})+uintptr(len(inter.mhdr)-1)*sys.PtrSize, 0, &memstats.other_sys))
     m.inter = inter
     m._type = typ
     additab(m, true, canfail)

這個(gè)hash是個(gè)全局變量：

 const (
     hashSize = 1009
 )

 var (
     ifaceLock mutex // lock for accessing hash
     hash      [hashSize]*itab
 )

最后，看一下如何生成itab：

     // both inter and typ have method sorted by name,
     // and interface names are unique,
     // so can iterate over both in lock step;
     // the loop is O(ni+nt) not O(ni*nt).       // 按name排序過(guò)的，因此這里的匹配只需要O(ni+nt)
     j := 0
     for k := 0; k < ni; k++ {
         i := &inter.mhdr[k]
         itype := inter.typ.typeOff(i.ityp)
         name := inter.typ.nameOff(i.name)
         iname := name.name()
         for ; j < nt; j++ {
             t := &xmhdr[j]
             tname := typ.nameOff(t.name)
             if typ.typeOff(t.mtyp) == itype && tname.name() == iname {
                     if m != nil {
                         ifn := typ.textOff(t.ifn)
                         *(*unsafe.Pointer)(add(unsafe.Pointer(&m.fun[0]), uintptr(k)*sys.PtrSize)) = ifn // 找到匹配，將實(shí)際類型的方法填入itab的fun
                     }
                     goto nextimethod
                 }
             }
         }
     nextimethod:
     }
     h := itabhash(inter, typ)             //插入上面的全局hash
     m.link = hash[h]
     atomicstorep(unsafe.Pointer(&hash[h]), unsafe.Pointer(m))
 }

到這里，interface的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的框架。

reflection實(shí)質(zhì)上是將interface背后的實(shí)現(xiàn)暴露了一部分給應(yīng)用代碼，使應(yīng)用程序可以使用interface實(shí)現(xiàn)的一些內(nèi)容。只要理解了interface的實(shí)現(xiàn)，reflect就好理解了。如reflect.typeof(i)返回interface i的type，Valueof返回value。

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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