interface 的底层实现

题目来源：字节跳动

答案1：

Go 语言根据接口类型是否包含一组方法将接口类型分成了两类：

  • 使用 runtime.iface 结构体表示包含方法的接口
  • 使用 runtime.eface 结构体表示不包含任何方法的 interface{} 类型；

空接口定义

runtime.eface 结构体在 Go 语言中的定义是这样的：

  1. type eface struct { // 16 字节
  2.     _type *_type
  3.     data  unsafe.Pointer
  4. }
  5. //runtime/type.go
  6. type _type struct {
  7.     size       uintptr
  8.     ptrdata    uintptr // size of memory prefix holding all pointers
  9.     hash       uint32
  10.     tflag      tflag
  11.     align      uint8
  12.     fieldalign uint8
  13.     kind       uint8
  14.     alg        *typeAlg
  15.     // gcdata stores the GC type data for the garbage collector.
  16.     // If the KindGCProg bit is set in kind, gcdata is a GC program.
  17.     // Otherwise it is a ptrmask bitmap. See mbitmap.go for details.
  18.     gcdata    *byte
  19.     str       nameOff
  20.     ptrToThis typeOff
  21. }

Go
由于 interface{} 类型不包含任何方法，所以它的结构也相对来说比较简单，只包含指向底层数据和类型的两个指针。从上述结构我们也能推断出 — Go 语言的任意类型都可以转换成 interface{}。我们都知道，runtime._type 是 Go 语言类型的运行时表示。下面是运行时包中的结构体，其中包含了很多类型的元信息，例如：类型的大小、哈希、对其以及种类等。

  • size 字段存储了类型占用的内存空间，为内存空间的分配提供信息；
  • hash 字段能够帮助我们快速确定类型是否相等；
  • equal 字段用于判断当前类型的多个对象是否相等，该字段是为了减少 Go 语言二进制包大小从 typeAlg 结构体中迁移过来的4；
    我们只需要对 runtime._type 结构体中的字段有一个大体的概念，不需要详细理解所有字段的作用和意义。 runtime._type 是 Go 语言类型的运行时表示。下面是运行时包中的结构体，其中包含了很多类型的元信息，例如：类型的大小、哈希、对齐以及种类等。

非空接口定义

另一个用于表示接口的结构体是 runtime.iface，这个结构体中有指向原始数据的指针 data，不过更重要的是 runtime.itab 类型的 tab 字段。

  1. type iface struct { // 16 字节
  2.     tab  *itab
  3.     data unsafe.Pointer
  4. }
  5. type itab struct {
  6.     inter  *interfacetype
  7.     _type  *_type
  8.     link   *itab
  9.     hash   uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
  10.     bad    bool   // type does not implement interface
  11.     inhash bool   // has this itab been added to hash?
  12.     unused [2]byte
  13.     fun    [1]uintptr // variable sized
  14. }

Go
iface 结构体中有指向原始数据的指针 data，不过更重要的是 runtime.itab 类型的 tab 字段。

runtime.itab 结构体是接口类型的核心组成部分，每一个 runtime.itab 都占 32 字节，我们可以将其看成接口类型和具体类型的组合，它们分别用 inter 和 _type 两个字段表示：

除了 inter 和 _type 两个用于表示类型的字段之外，上述结构体中的另外两个字段也有自己的作用：

  • 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，所以 fun 数组中保存的元素数量是不确定的；