go基础-泛型

概述

在强类型变成语言中，类型是确定不可变，如函数入参是确定类型、链表元素是确定类型，这极大限制了函数功能。也有些解决方案，为每种类型都实现一版函数，会导致大量重复代码；使用类型转换，使用特殊形参（如Object、any），在函数内部判断并转换类型后再执行逻辑，导致大量类型转换的代码，结构混乱，Java 未支持泛型之前就使用这个套路。最优解决方案是泛型，即类型参数化，编写函数暂时不确定类型，使用占位符代替，调用时候类型也是通过参数传递进去，替换占位符。主流强类型语言都支持泛型，Java、C++、C#等。
千呼万唤始出来，1.18版本正式增加泛型支持，但是体感貌似一般，使用场景并没有那么广泛，特别是泛型约束能力，相比Java、C++弱了很多。更多是对函数式编程的支持，如slice、map、func等，在面向对象编程支持不够。不确定后期是否会继续演变，Go对兼容性保持还算可以，后续演变也不用过分担忧。
基本使用

Go 语言不是主流的面向对象，泛型支持上也有所区别，如Java一切皆为对象，只要确定对象泛型即可统一的泛型模式。Go的每种类型都有区别，可简单分为两类，类型泛型：切片泛型、哈希泛型、结构体泛型、基础类型泛型等；函数泛型：函数泛型、方法泛型等。另外泛型语法不是主流的尖括号，而使用的[]中括号，这不重要，思路都是相似的
类型泛型，风格基本一致，使用type定义别名，名称后面紧跟泛型定义，然后是基础类型。

1. type MyGen[T any] int

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函数泛型，语法也比较类似，函数名称后面紧跟泛型定义

1. func MyFun[T any](x T, n int) {
2.     ...
3. }

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切片泛型

定义切片泛型。使用type定了名称为genSlice的新类型，底层类型是个切片。紧跟在名称后面的[T any]就是泛型定义，T表示泛型占位符，any表示泛型约束，可以看到切片的元素类型也使用了T占位符

1. type genSlice[T any] []T

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any是标准库提供的特殊类型，表示任意类型，其本质是个空接口 type any = interface{}，类似Java中的Object类型。更多泛型约束信息独立章节介绍
使用泛型切片，与普通切片几乎一模一样。唯一区别，创建时需要传递参数类型，这就是所谓的类型参数化。

1. arr := make(genSlice[int], 0)
2. arr2 := genSlice[float64]{1.1, 1.2, 2.1}
3. var arr3 = genSlice[string]{"a", "b", "cd"}

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创建了三个切片，相比普通切片多了个参数，使用大括号传递的类型参数，在底层会替换占位符T，三个切片的元素类型分别是int、float64、string。仅此而已，再无其他区别。访问切片

1. arr = append(arr, 10)
2. arr = append(arr, 20)
4. for _, i := range arr {
5.     fmt.Printf("%T=%v\n", i, i)
6. }

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输出如下

1. int=10
2. int=20

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哈希泛型

也就是map切片，map有两个参数，可以定一个或两个泛型，其他方面与切片泛型几乎一样

1. type genMap1[V any] map[string]V                                // 一个泛型, key 是字符串, value是泛型, 创建时传入
2. type genMap2[K string|int, V any] map[K]V                // 两个泛型, key 是泛型且限定为字符串或整数, value是泛型且没有限定

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创建实例

1. m1 := genMap1[int]{"k1": 1}
2. m2 := genMap2[string, string]{"k1": "v1"}

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管道泛型

泛型定义

1. type genChan[T any] chan T

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创建实例

1. chan1 := make(genChan[int])
2. var chan2 genChan[string]                // nil, 引用类型需要初始化

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基础类型泛型

相比容器类型有一些区别。基础类型不能只有类型形参，如下缺乏原始类型。

1. type CommonType[T int|string|float32] T                // err

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正确定义，给出原始类型int

1. type CommonType[T int | string | float32] int

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由于原始类型是int，导致泛型约束无效，原始类型限定更强

1. var v1 CommonType[int] = 10                                // ok
2. var v2 CommonType[string] = "test"                // err

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函数泛型

定义泛型函数

1. func add[T int|string](x, y T) T {
2.         return x+y
3. }

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调用泛型函数，一样的套路，调用时多个传递一个参数，表示类型

1. n := add[int](1, 2)
2. fmt.Println(n)

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注意，匿名函数不支持泛型，匿名函数不能定义类型参数，以下案例编译不通过

1. func[T int | float32](a, b T) T {                // err
2.         return a+b
3. }

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闭包函数则可以使用泛型，闭包函数是对外部类型的应用，而不是类型参数。

1. func MyFunc[T int | float32]() func(a, b T) T {
2.         return func(a, b T) T {
3.                 return a + b
4.         }
5. }

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结构体泛型

定义泛型结构体

1. type genStruct[T int | string] struct {
2.     Name string
3.     Data T
4. }

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创建实例

1. p1 := genStruct[int]{"xx", 10}
2. p2 := new(genStruct[string])

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注意，匿名结构体目前还不支持泛型，以下代码编译不通过。

1. struct[T int|string] {
2.     caseName string
3.     got      T
4.     want     T
5. }[int]{
6.     caseName: "test OK",
7.     got:      100,
8.     want:     100,
9. }

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需要特别注意的是结构体方法，泛型结构体并不代表方法泛型。判断一个方法是否支持泛型，要看是否有定义类型参数，这与Java特性一样。如下setName就是普通方法，因为并没有定义泛型参数。名称前面的(p *person[T]) 是类型绑定，而不是类型参数。setName虽然是普通方法，但是内部可以使用结构体中定义的泛型

1. type person[T string | int] struct {
2.         name T
3. }
5. func (p *person[T]) setName(name T) T {                // 普通方法
6.         p.name = name
7.         return p.name
8. }

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截止目前go 还不支持泛型方法(1.9版本)，如果后续支持，定义方式应该如下，增加了类型参数E

1. func (p *person[T]) setName[E string](name T, surname E) T {
2.     ...
3. }

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泛型也支持相互套用

1. type WowStruct[T int | float32, S []T] struct {
2.     Data     S                // S是T类型切片
3.     MaxValue T
4.     MinValue T
5. }

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看起来有点复杂，只要记住一点：任何泛型类型都必须传入类型实参实例化才可以使用。

1. var ws WowStruct[int, []int]

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接口泛型

接口泛型最为特殊，因为方法不支持泛型，接口定义却支持泛型，看似好像两者冲突了。其实用了个鸡贼的方式实现，绕开了问题根本，本质是类型转换。接口泛型定义如下，看起来没有特别之处

1. type DataProcessor[T any] interface {
2.         Process(oriData T) (newData T)
3.         Save(data T) error
4. }

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实现泛型接口

1. type CSVProcessor struct {
2. }
4. func (c CSVProcessor) Process(oriData string) (newData string) {
5.         return oriData
6. }
8. func (c CSVProcessor) Save(oriData string) error {
9.         return nil
10. }

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注意：与实现非泛型接口有区别，结构体的方法签名与泛型接口内方法签名不一样，按照规范两者没有实现关系。讨巧就在这里，给泛型传入类型参数，然后类型转换。

1. func MyFun(E DataProcessor[string]) {                                        // 形参是泛型接口
2.         println(E.Process("name"))
3. }
5. var processor DataProcessor[string] = CSVProcessor{}        // 类型转换
6. MyFun(processor)

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包装泛型

以下方式也都是错误定义

1. // 错误, 它认为你要定义一个存放切片的数组，数组长度由 T 乘以 int 计算得到
2. type NewType [T * int][]T
4. //✗ 错误。和上面一样，这里不光*被会认为是乘号，| 还会被认为是按位或操作
5. type NewType2[T *int|*float64] []T
7. //✗ 错误
8. type NewType2 [T (int)] []T

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解决方法也都一样，使用接口包装。在“接口类型约束”章节详细说明

1. type NewType interface {
2.     *int | *float64
3. }

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泛型约束

除了类型参数化，泛型有个重要作用：类型约束。简单理解就是限定泛型占位符的范围，比如类型参数只能是数组、字符串、数组、接口、函数等。Java的泛型约束可支持上边界、下边界、或类型等；Go泛型约束弱一些，没有上边界、下边界。主要原因还是Go的特殊面向对象，没有Java完整的类型系统。
基本类型约束

泛型约束为int类型

1. func MyFunc[T int]() T {
2.         ...
3. }

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这种单个基础数据类型约束没有意义，直接使用基础类型效果一样。更多时候会约束一个范围，如下约束范围是所有的整数类型。

1. func MyFunc[T int|int8|int16|int32|int64|float32|float64]() T {
2.         ...
3. }

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接口类型约束

接口是泛型约束中使用最广泛的类型，这与Java一致。面向接口编程，面向接口约束。
在基本类型约束中有个案例

1. func MyFunc[T int|int8|int16|int32|int64|float32|float64]() T {
2.         ...
3. }

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这种写法繁琐且不方便复用，如果其他函数有相同的约束需求，需要再写一遍，为此Go 提供特殊的接口定义，专门用于泛型约束。

1. // 整型
2. type Int interface {
3.     int|int8|int16|int32|int64|float32|float64
4. }
6. // 无符号整型
7. type Uint interface {
8.     uint | uint8 | uint16 | uint32
9. }
11. // 浮点
12. type Float interface {
13.     float32 | float64
14. }

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接口约束之间也继续组合，约束为所有数值类型

1. type Number interface {
2.     Int | Uint | Float
3. }

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使用接口约束，与使用其他约束一样

1. func MyFunc[T Number]() T {
2.         ...
3. }

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上面接口定义各类型使用|符号分割，是并集关系，也支持交集关系

1. // 并集
2. type AllInt interface {
3.     ~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64 | ~uint | ~uint8 | ~uint16 | ~uint32 | ~uint32
4. }
6. // 并集
7. type Uint interface {
8.     ~uint | ~uint8 | ~uint16 | ~uint32 | ~uint64
9. }
11. // 交集, 接口A代表的类型集是 AllInt 和 Uint 的交集
12. type A interface {
13.     AllInt
14.     Uint
15. }
17. // 交集, 接口B代表的类型集是 AllInt 和 ~int 的交集
18. type B interface {        
19.     AllInt
20.     ~int
21. }

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空集合， int 和 float32 没有相交的类型，所以接口 Bad 代表的类型集为空，没有任何类型可以匹配，这与any空接口刚好相反，后者可表示任意类型。

1. type Bad interface {
2.     int
3.     float32
4. }

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注意：并集和交集只能用于基本类型，如下定义异常

1. type A interface{
2.     funcA()
3. }
5. type B interface{
6.     funcB()
7. }
9. type C interface{
10.     A | B                        // err
11. }

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穿透别名，项目中经常使用type定义别名，泛型约束无法穿透别名，如下案例编译不通过

1. type MyInt int
3. func MyFunc[T MyInt]() T {
4.         ...
5. }
7. MyFunc[int]()                // err，int != MyInt

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Go专门为此提供了特殊语法，在类型前面增加~符号，可穿透别名约束到底层类型。

1. type MyInt interface {
2.         ~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64
3. }
5. func MyFunc[T MyInt]() T {
6.         ...
7. }
9. MyFunc[int]()                // ok
10. MyFunc[MyInt]()                // ok

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使用~符号穿透别名约束有一些限制条件：~后面的类型不能为接口，~后面的类型必须为基本类型。

1. type MyInt int
3. type _ interface {
4.     ~int                // ok
5.     ~[]byte          // ok
6.     ~MyInt           // err，~后的类型必须为基本类型
7.     ~error           // err，~后的类型不能为接口
8. }

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接口新语法有更深层次的意义，影响深远，在1.18版本之前接口是一堆函数声明的集合，称为方法集（method set）。如下ReadWriter 定义了一个接口 ，包含了 Read() 和 Write() 两个方法。所有同时定义了这两种方法的类型被视为实现了这一接口。

1. type ReadWriter interface {
2.     Read(p []byte) (n int, err error)
3.     Write(p []byte) (n int, err error)
4. }

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但是如果换一个角度来重新思考，会发现还能这样理解：可以把  ReaderWriter 接口看成代表一个“类型的集合”，所有实现了  Read()  Writer() 这两个方法的类型都在接口代表的类型集合当中。从 1.18 开始接口的定义就从 **方法集(method set)** 变为了 **类型集(type set)**。
以此配合接口增加了新技能，接口不仅可以定义方法声明，也定义底层类型。来个复杂点的案例，接口类型 ReadWriter 代表了一个类型集合，所有以 string 或 []rune 为底层类型，并且实现了 Read()和Write() 这两个方法的类型都在 ReadWriter 代表的类型集当中

1. type ReadWriter interface {
2.     ~string | ~[]rune
4.     Read(p []byte) (n int, err error)
5.     Write(p []byte) (n int, err error)
6. }

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从此接口可分为两种类型：Basic interface基本接口，接口内仅包含方法声明，就是Go1.18 之前的接口。General interface一般接口，接口内有定义原始类型，以及方法声明。以下两个接口都是一般接口，因为内部都有定义原生类型

1. type Uint interface {                
2.     ~uint | ~uint8 | ~uint16 | ~uint32 | ~uint64        // 原始类型
3. }
5. type ReadWriter interface {         
6.     ~string | ~[]rune                                                                // 原始类型
8.     Read(p []byte) (n int, err error)
9.     Write(p []byte) (n int, err error)
10. }

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容器类型约束

常用的约束

1. func MyFun[T any](arr []T) {
2.         for i := range arr {
3.                 log.Println(i)
4.         }
5. }

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以下两种写法和实现的功能其实是差不多的，实例化之后结构体相同

1. type WowStruct[T int|string] struct {
2.     Name string
3.     Data []T
4. }
6. type WowStruct2[T []int|[]string] struct {
7.     Name string
8.     Data T
9. }

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但是像下面这种情况的时候，使用前一种写法会更好

1. type WowStruct3[T int | string] struct {
2.     Data     []T
3.     MaxValue T
4.     MinValue T
5. }

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函数类型约束

也比较常规，就是使用函数签名约束，更多使用接口约束

1. func MyFunc[T any](arg T) {
2.     ...
3. }

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参考

• Go 1.18 泛型全面讲解：一篇讲清泛型的全部
  

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