Go语言interface 与 nil 的比较

2018-09-24 21:28

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  interface简介

  Go语言以简单易上手而著称,它的语法非常简单,熟悉C++,Java的开发者只需要很短的时间就可以掌握Go语言的基本用法。

  interface是Go语言里所提供的非常重要的特性。一个interface里可以定义一个或者多个函数,例如系统自带的io.ReadWriter的定义如下所示:

   type ReadWriter interface { Read(b []byte) (n int, err error) Write(b []byte) (n int, err error) }

  任何类型只要它提供了Read和Write的绑定函数实现,Go就认为这个类型实现了这个interface(duck-type),而不像Java需要开发者使用implements标明。

  然而Go语言的interface在使用过程中却有一个特别坑的特性,当你比较一个interface类型的值是否是nil的时候,这是需要特别注意避免的问题。

  一次真实的踩坑

  这是我们在GoWorld分布式游戏服务器的开发中,碰到的一个实际的bug。由于GoWorld支持多种不同的数据库(包括MongoDB,Redis等)来保存服务端对象,因此GoWorld在上层提供了一个统一的对象存储接口定义,而不同的对象数据库实现只需要实现EntityStorage接口所提供的函数即可。

   // EntityStorage defines the interface of entity storage backends type EntityStorage interface { List(typeName string) ([]common.EntityID, error) Write(typeName string, entityID common.EntityID, data interface{}) error Read(typeName string, entityID common.EntityID) (interface{}, error) Exists(typeName string, entityID common.EntityID) (bool, error) Close() IsEOF(err error) bool }

  以一个使用Redis作为对象数据库的实现为例,函数OpenRedis连接Redis数据库并最终返回一个redisEntityStorage对象的指针。

   // OpenRedis opens redis as entity storage func OpenRedis(url string, dbindex int) *redisEntityStorage { c, err := redis.DialURL(url) if err != nil { return nil } if dbindex >= 0 { if _, err := c.Do(SELECT, dbindex); err != nil { return nil } } es := &redisEntityStorage{ c: c, } return es }

  在上层逻辑中,我们使用OpenRedis函数连接Redis数据库,并将返回的redisEntityStorage指针赋值个一个EntityStorage接口变量,因为redisEntityStorage对象实现了EntityStorage接口所定义的所有函数。

   var storageEngine StorageEngine // 这是一个全局变量 storageEngine = OpenRedis(cfg.Url, dbindex) if storageEngine != nil { // 连接成功 ... } else { // 连接失败 ... }

  上面的代码看起来都很正常,OpenRedis在连接Redis数据库失败的时候会返回nil,然后调用者将返回值和nil进行比较,来判断是否连接成功。这个就是Go语言少有的几个深坑之一,因为不管OpenRedis函数是否连接Redis成功,都会运行连接成功的逻辑。

  寻找问题所在

  想要理解这个问题,首先需要理解interface{}变量的本质。在Go语言中,一个interface{}类型的变量包含了2个指针,一个指针指向值的类型,另外一个指针指向实际的值。 我们可以用如下的测试代码进行验证。

   // InterfaceStructure 定义了一个interface{}的内部结构 type InterfaceStructure struct { pt uintptr // 到值类型的指针 pv uintptr // 到值内容的指针 } // asInterfaceStructure 将一个interface{}转换为InterfaceStructure func asInterfaceStructure (i interface{}) InterfaceStructure { return *(*InterfaceStructure)(unsafe.Pointer(&i)) } func TestInterfaceStructure(t *testing.T) { var i1, i2 interface{} var v1 int = 0x0AAAAAAAAAAAAAAA var v2 int = 0x0BBBBBBBBBBBBBBB i1 = v1 i2 = v2 fmt.Printf(sizeof interface{} = %d\n, unsafe.Sizeof(i1)) fmt.Printf(i1 %x %+v\n, i1, asInterfaceStructure(i1)) fmt.Printf(i2 %x %+v\n, i2, asInterfaceStructure(i2)) var nilInterface interface{} fmt.Printf(nil interface = %+v\n, asInterfaceStructure(nilInterface)) }

  这段代码的输出如下:

   sizeof interface{} = 16 i1 aaaaaaaaaaaaaaa {pt:5328736 pv:825741282816} i2 bbbbbbbbbbbbbbb {pt:5328736 pv:825741282824} nil interface = {pt:0 pv:0}

  所以对于一个interface{}类型的nil变量来说,它的两个指针都是0。这是符合Go语言对nil的标准定义的。在Go语言中,nil是零值(Zero Value),而在Java之类的语言里,null实际上是空指针。关于零值和空指针有什么区别,这里就不再展开了。

  当我们将一个具体类型的值赋值给一个interface类型的变量的时候,就同时把类型和值都赋值给了interface里的两个指针。如果这个具体类型的值是nil的话,interface变量依然会存储对应的类型指针和值指针。

   func TestAssignInterfaceNil(t *testing.T) { var p *int = nil var i interface{} = p fmt.Printf(%v %+v is nil %v\n, i, asInterfaceStructure(i), i == nil) }

  输入如下:

   <nil> {pt:5300576 pv:0} is nil false

  可见,在这种情况下,虽然我们把一个nil值赋值给interface{},但是实际上interface里依然存了指向类型的指针,所以拿这个interface变量去和nil常量进行比较的话就会返回false。

  如何解决这个问题

  想要避开这个Go语言的坑,我们要做的就是避免将一个有可能为nil的具体类型的值赋值给interface变量。以上述的OpenRedis为例,一种方法是先对OpenRedis返回的结果进行非-nil检查,然后再赋值给interface变量,如下所示。

   var storageEngine StorageEngine // 这是一个全局变量 redis := OpenRedis(cfg.Url, dbindex) if redis != nil { // 连接成功 storageEngine = redis // 确定redis不是nil之后再赋值给interface变量 } else { // 连接失败 ... }

  另外一种方法是让OpenRedis函数直接返回EntityStorage接口类型的值,这样就可以把OpenRedis的返回值直接正确赋值给EntityStorage接口变量。

   // OpenRedis opens redis as entity storage func OpenRedis(url string, dbindex int) EntityStorage { c, err := redis.DialURL(url) if err != nil { return nil } if dbindex >= 0 { if _, err := c.Do(SELECT, dbindex); err != nil { return nil } } es := &redisEntityStorage{ c: c, } return es }

  至于那种方法更好,就见仁见智了。希望大家在实际项目中不要踩坑,即使踩了也能快速跳出来!


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