什么是泛型

泛型（Generics）是一种编程思想，它允许在编写代码时使用未知的类型。泛型可以增加代码的灵活性和可复用性，同时还能提高代码的安全性和可读性。

Go的泛型

Go还引入了非常多全新的概念：

• 类型形参 (Type parameter)
• 类型实参(Type argument)
• 类型形参列表( Type parameter list)
• 类型约束(Type constraint)
• 实例化(Instantiations)
• 泛型类型(Generic type)
• 泛型接收器(Generic receiver)
• 泛型函数(Generic function)

类型形参、类型实参、类型约束和泛型类型

观察下面这个简单的例子：

type IntSlice []int

var a IntSlice = []int{1, 2, 3} // 正确

var b IntSlice = []float32{1.0, 2.0, 3.0} // ✗ 错误，因为IntSlice的底层类型是[]int，浮点类型的切片无法赋值

这里定义了一个新的类型 IntSlice ，它的底层类型是 []int ，理所当然只有int类型的切片能赋值给 IntSlice 类型的变量。

接下来如果我们想要定义一个可以容纳 float32 或 string 等其他类型的切片的话该怎么办？答案是可以的，这时候就需要用到泛型了：

type Slice[T int|float32|float64 ] []T

不同于一般的类型定义，这里类型名称 Slice 后带了中括号，对各个部分做一个解说就是：

T 就是上面介绍过的类型形参(Type parameter)，在定义Slice类型的时候 T 代表的具体类型并不确定，类似一个占位符
int|float32|float64 这部分被称为类型约束(Type constraint)，中间的 | 的意思是告诉编译器，类型形参 T 只可以接收 int 或 float32 或 float64 这三种类型的实参中括号里的 T int|float32|float64 这一整串因为定义了所有的类型形参(在这个例子里只有一个类型形参T），所以我们称其为 类型形参列表(type parameter list)
这里新定义的类型名称叫 Slice[T]这种类型定义的方式中带了类型形参，很明显和普通的类型定义非常不一样，所以我们将这种类型定义中带 类型形参 的类型，称之为 泛型类型(Generic type)

泛型类型不能直接拿来使用，必须传入类型实参(Type argument) 将其确定为具体的类型之后才可使用。

其他的泛型类型

所有类型定义都可使用类型形参，所以下面这种结构体以及接口的定义也可以使用类型形参：

// 一个泛型类型的结构体。可用 int 或 sring 类型实例化
type MyStruct[T int | string] struct {  
    Name string
    Data T
}

// 一个泛型接口(关于泛型接口在后半部分会详细讲解）
type IPrintData[T int | float32 | string] interface {
    Print(data T)
}

// 一个泛型通道，可用类型实参 int 或 string 实例化
type MyChan[T int | string] chan T

类型形参的互相套用

类型形参是可以互相套用的，如下

type WowStruct[T int | float32, S []T] struct {
    Data     S
    MaxValue T
    MinValue T
}

这个例子看起来有点复杂且难以理解，但实际上只要记住一点：任何泛型类型都必须传入类型实参实例化才可以使用。所以我们这就尝试传入类型实参看看：

var ws WowStruct[int, []int]
// 泛型类型 WowStuct[T, S] 被实例化后的类型名称就叫 WowStruct[int, []int]

上面的代码中，我们为T传入了实参 int，然后因为 S 的定义是 []T ，所以 S 的实参自然是 []int 。经过实例化之后WowStruct[T,S] 的定义类似如下：

// 一个存储int类型切片，以及切片中最大、最小值的结构体
type WowStruct[int, []int] struct {
    Data     []int
    MaxValue int
    MinValue int
}

因为 S 的定义是 []T ，所以 T 一定决定了的话 S 的实参就不能随便乱传了

几种语法错误

定义泛型类型的时候，基础类型不能只有类型形参，如下：

// 错误，类型形参不能单独使用
type CommonType[T int|string|float32] T
当类型约束的一些写法会被编译器误认为是表达式时会报错。如下：

//✗ 错误。T *int会被编译器误认为是表达式 T乘以int，而不是int指针
type NewType[T *int] []T
// 上面代码再编译器眼中：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
type NewType [T * int][]T 

//✗ 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
type NewType2[T *int|*float64] []T 

//✗ 错误
type NewType2 [T (int)] []T 

为了避免这种误解，解决办法就是给类型约束包上 interface{} 或加上逗号消除歧义

type NewType[T interface{*int}] []T
type NewType2[T interface{*int|*float64}] []T 

// 如果类型约束中只有一个类型，可以添加个逗号消除歧义
type NewType3[T *int,] []T

//✗ 错误。如果类型约束不止一个类型，加逗号是不行的
type NewType4[T *int|*float32,] []T 

因为上面逗号的用法限制比较大，这里推荐统一用 interface{} 解决问题
3.4 特殊的泛型类型
这里讨论种比较特殊的泛型类型，如下：

type Wow[T int | string] int

var a Wow[int] = 123     // 编译正确
var b Wow[string] = 123  // 编译正确
var c Wow[string] = "hello" // 编译错误，因为"hello"不能赋值给底层类型int

这里虽然使用了类型形参，但因为类型定义是 type Wow[T int|string] int ，所以无论传入什么类型实参，实例化后的新类型的底层类型都是 int 。所以int类型的数字123可以赋值给变量a和b，但string类型的字符串 “hello” 不能赋值给c

泛型类型的套娃

泛型和普通的类型一样，可以互相嵌套定义出更加复杂的新类型，如下：

// 先定义个泛型类型 Slice[T]
type Slice[T int|string|float32|float64] []T

// ✗ 错误。泛型类型Slice[T]的类型约束中不包含uint, uint8
type UintSlice[T uint|uint8] Slice[T]  

// ✓ 正确。基于泛型类型Slice[T]定义了新的泛型类型 FloatSlice[T] 。FloatSlice[T]只接受float32和float64两种类型
type FloatSlice[T float32|float64] Slice[T] 

// ✓ 正确。基于泛型类型Slice[T]定义的新泛型类型 IntAndStringSlice[T]
type IntAndStringSlice[T int|string] Slice[T]  
// ✓ 正确 基于IntAndStringSlice[T]套娃定义出的新泛型类型
type IntSlice[T int] IntAndStringSlice[T] 

// 在map中套一个泛型类型Slice[T]
type WowMap[T int|string] map[string]Slice[T]
// 在map中套Slice[T]的另一种写法
type WowMap2[T Slice[int] | Slice[string]] map[string]T

泛型receiver

看了上的例子，你一定会说，介绍了这么多复杂的概念，但好像
我们知道，定义了新的普通类型之后可以给类型添加方法。那么可以给泛型类型添加方法吗？答案自然是可以的，如下：

type MySlice[T int | float32] []T

func (s MySlice[T]) Sum() T {
    var sum T
    for _, value := range s {
        sum += value
    }
    return sum
}

这个例子为泛型类型 MySlice[T] 添加了一个计算成员总和的方法 Sum() 。注意观察这个方法的定义：

首先看receiver (s MySlice[T]) ，所以我们直接把类型名称 MySlice[T] 写入了receiver中然后方法的返回参数我们使用了类型形参 T **(实际上如果有需要的话，方法的接收参数也可以实用类型形参)在方法的定义中，我们也可以使用类型形参 T （在这个例子里，我们通过 var sum T 定义了一个新的变量 sum )对于这个泛型类型 MySlice[T] 我们该如何使用？还记不记得之前强调过很多次的，泛型类型无论如何都需要先用类型实参实例化，所以用法如下：

var s MySlice[int] = []int{1, 2, 3, 4}
fmt.Println(s.Sum()) // 输出：10

var s2 MySlice[float32] = []float32{1.0, 2.0, 3.0, 4.0}
fmt.Println(s2.Sum()) // 输出：10.0

通过泛型receiver，泛型的实用性一下子得到了巨大的扩展。

基于泛型的队列

队列是一种先入先出的数据结构，它和现实中排队一样，数据只能从队尾放入、从队首取出，先放入的数据优先被取出来

// 这里类型约束使用了空接口，代表的意思是所有类型都可以用来实例化泛型类型 Queue[T] (关于接口在后半部分会详细介绍）
type Queue[T interface{}] struct {
    elements []T
}

// 将数据放入队列尾部
func (q *Queue[T]) Put(value T) {
    q.elements = append(q.elements, value)
}

// 从队列头部取出并从头部删除对应数据
func (q *Queue[T]) Pop() (T, bool) {
    var value T
    if len(q.elements) == 0 {
        return value, true
    }

    value = q.elements[0]
    q.elements = q.elements[1:]
    return value, len(q.elements) == 0
}

// 队列大小
func (q Queue[T]) Size() int {
    return len(q.elements)
}

💡 为了方便说明，上面是队列非常简单的一种实现方法，没有考虑线程安全等很多问题
Queue[T] 因为是泛型类型，所以要使用的话必须实例化，实例化与使用方法如下所示：

var q1 Queue[int]  // 可存放int类型数据的队列
q1.Put(1)
q1.Put(2)
q1.Put(3)
q1.Pop() // 1
q1.Pop() // 2
q1.Pop() // 3

var q2 Queue[string]  // 可存放string类型数据的队列
q2.Put("A")
q2.Put("B")
q2.Put("C")
q2.Pop() // "A"
q2.Pop() // "B"
q2.Pop() // "C"

var q3 Queue[struct{Name string}] 
var q4 Queue[[]int] // 可存放[]int切片的队列
var q5 Queue[chan int] // 可存放int通道的队列
var q6 Queue[io.Reader] // 可存放接口的队列
// ......

动态判断变量的类型

使用接口的时候经常会用到类型断言或 type swith 来确定接口具体的类型，然后对不同类型做出不同的处理，如：

var i interface{} = 123
i.(int) // 类型断言

// type switch
switch i.(type) {
    case int:
        // do something
    case string:
        // do something
    default:
        // do something
    }
}

泛型函数

在介绍完泛型类型和泛型receiver之后，我们来介绍最后一个可以使用泛型的地方——泛型函数。有了上面的知识，写泛型函数也十分简单。假设我们想要写一个计算两个数之和的函数：

func Add(a int, b int) int {
    return a + b
}

这个函数理所当然只能计算int的和，而浮点的计算是不支持的。这时候我们可以像下面这样定义一个泛型函数：

func Add[T int | float32 | float64](a T, b T) T {
    return a + b
}

上面就是泛型函数的定义。

这种带类型形参的函数被称为泛型函数它和普通函数的点不同在于函数名之后带了类型形参。这里的类型形参的意义、写法和用法因为与泛型类型是一模一样的，就不再赘述了。

和泛型类型一样，泛型函数也是不能直接调用的，要使用泛型函数的话必须传入类型实参之后才能调用。

Add[int](1,2) // 传入类型实参int，计算结果为 3
Add[float32](1.0, 2.0) // 传入类型实参float32, 计算结果为 3.0

Add[string]("hello", "world") // 错误。因为泛型函数Add的类型约束中并不包含string

或许你会觉得这样每次都要手动指定类型实参太不方便了。所以Go还支持类型实参的自动推导：

Add(1, 2)  // 1，2是int类型，编译请自动推导出类型实参T是int
Add(1.0, 2.0) // 1.0, 2.0 是浮点，编译请自动推导出类型实参T是float32

自动推导的写法就好像免去了传入实参的步骤一样，但请记住这仅仅只是编译器帮我们推导出了类型实参，实际上传入实参步骤还是发生了的。

既然支持泛型函数，那么泛型方法呢？

既然函数都支持泛型了，那你应该自然会想到，方法支不支持泛型？很不幸，目前Go的方法并不支持泛型，如下：

type A struct {
}

// 不支持泛型方法
func (receiver A) Add[T int | float32 | float64](a T, b T) T {
    return a + b
}

但是因为receiver支持泛型， 所以如果想在方法中使用泛型的话，目前唯一的办法就是曲线救国，迂回地通过receiver使用类型形参：

type A[T int | float32 | float64] struct {
}

// 方法可以使用类型定义中的形参 T 
func (receiver A[T]) Add(a T, b T) T {
    return a + b
}

// 用法：
var a A[int]
a.Add(1, 2)

var aa A[float32]
aa.Add(1.0, 2.0)

变得复杂的接口

有时候使用泛型编程时，我们会书写长长的类型约束，如下：

// 一个可以容纳所有int,uint以及浮点类型的泛型切片
type Slice[T int | int8 | int16 | int32 | int64 | uint | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | float32 | float64] []T理所当然，这种写法是我们无法忍受也难以维护的，而Go支持将类型约束单独拿出来定义到接口中，从而让代码更容易维护：

type IntUintFloat interface {
    int | int8 | int16 | int32 | int64 | uint | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | float32 | float64
}

type Slice[T IntUintFloat] []T

这段代码把类型约束给单独拿出来，写入了接口类型 IntUintFloat 当中。需要指定类型约束的时候直接使用接口 IntUintFloat 即可。

不过这样的代码依旧不好维护，而接口和接口、接口和普通类型之间也是可以通过 | 进行组合：

type Int interface {
    int | int8 | int16 | int32 | int64
}

type Uint interface {
    uint | uint8 | uint16 | uint32
}

type Float interface {
    float32 | float64
}

type Slice[T Int | Uint | Float] []T // 使用 ‘|’ 将多个接口类型组合上面的代码中，我们分别定义了 Int, Uint, Float 三个接口类型，并最终在 Slice[T] 的类型约束中通过使用 | 将它们组合到一起。

同时，在接口里也能直接组合其他接口，所以还可以像下面这样：

type SliceElement interface {
    Int | Uint | Float | string // 组合了三个接口类型并额外增加了一个 string 类型
}

type Slice[T SliceElement] []T