GO Interface内部实现的理解

罗晓

腾讯研发工程师

我们知道GO可以通过定义接口，将具体的实现和调用完全分离，其本质就是引入一个中间层对不同的模块进行解耦，上层的模块就不需要依赖某一个具体的实现，而是只需要依赖一个定义好的接口。那么，在理解了如何使用Go的interface后，了解其内部实现，有助于我们更好的使用这套机制。作为上篇的补充，这次把对interface的内部实现做了个整理。

interface底层上是分别由两个struct实现：iface和eface。eface表示empty interface，不包含任何方法，iface 表示 non-empty interface，即包含方法的接口。从概念上来讲，iface和eface均由两部分组成：type和value，type表示interface的类型描述，主要提供concrete type相关的信息，value指向interface绑定的具体数据。

具体类型实例传递给接口称为接口的实例化，这里有个地方值得注意，Interface变量默认值为nil，需要初始化后才有意义。

eface

先从较简单的eface看起，空接口eface结构比较简单，由两个属性构成，一个是类型信息_type，一个是数据信息。其数据结构声明如下：

type eface struct {
  _type *_type
  data  unsafe.Pointer
}

其中_type是GO语言中所有类型的公共描述，Go语言几乎所有的数据结构都可以抽象成 _type，是所有类型的公共描述， type负责决定data应该如何解释和操作， type的结构代码如下:

type _type struct {
  size       uintptr 
  ptrdata    uintptr    // size of memory prefix holding all pointers
  hash       uint32     // 类型哈希
  tflag      tflag
  align      uint8      // _type作为整体变量存放时的对齐字节数
  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  // type for pointer to this type, may be zero
}

data表示指向具体的实例数据，由于Go的参数传递规则为值传递，如果希望可以通过interface对实例数据修改，则需要传入指针，此时data指向的是指针的副本，但指针指向的实例地址不变，仍然可以对实例数据产生修改。

iface

iface 表示 non-empty interface 的数据结构，非空接口初始化的过程就是初始化一个iface类型的结构，其中data的作用同eface的相同，这里不再多加描述。

type iface struct {
  tab  *itab
  data unsafe.Pointer
}

iface结构中最重要的是itab结构（结构如下），每一个 itab 都占 32 字节的空间。itab可以理解为pair<interface type, concrete type> 。itab里面包含了interface的一些关键信息，比如method的具体实现。

// layout of Itab known to compilers
// allocated in non-garbage-collected memory
// Needs to be in sync with
// ../cmd/compile/internal/gc/reflect.go:/^func.dumptypestructs.
type itab struct {
  inter  *interfacetype   // 接口自身的元信息
  _type  *_type           // 具体类型的元信息
  link   *itab
  bad    int32
  hash   int32            // _type里也有一个同样的hash，此处多放一个是为了方便运行接口断言
  fun    [1]uintptr       // 函数指针，指向具体类型所实现的方法
type interfacetype struct {
  typ     _type
  pkgpath name
  mhdr    []imethod