golang反射简介

反射是一种让程序可以在运行时( runtime )检查其数据结构的能力，通过反射可以获取丰富的类型信息。

反射

Go语言提供了reflect 包来访问程序的反射信息；定义了两个重要的类型Type和Value：

• reflect.TypeOf：获取任意值的类型对象（reflect.Type）；
• reflect.ValueOf：获得值的反射值对象（reflect.Value）；

反射类型Type

Go语言程序中的类型（Type）指的是系统原生数据类型（如 int、string、bool、float32 等），以及使用 type 关键字定义的类型；而反射种类（Kind）是指对象的归属分类：

type Kind uintconst (Invalid Kind = iota  // 非法类型Bool                 // 布尔型Int                  // 有符号整型Int8                 // 有符号8位整型Int16                // 有符号16位整型Int32                // 有符号32位整型Int64                // 有符号64位整型Uint                 // 无符号整型Uint8                // 无符号8位整型Uint16               // 无符号16位整型Uint32               // 无符号32位整型Uint64               // 无符号64位整型Uintptr              // 指针Float32              // 单精度浮点数Float64              // 双精度浮点数Complex64            // 64位复数类型Complex128           // 128位复数类型Array                // 数组Chan                 // 通道Func                 // 函数Interface            // 接口Map                  // 映射Ptr                  // 指针Slice                // 切片String               // 字符串Struct               // 结构体UnsafePointer        // 底层指针
)

指针

对指针指向的对象，可通过reflect.Elem() 方法获取这个指针指向的元素类型（等效于对指针类型变量做了一个*操作）。

func reflectStruct() {type Cat struct {}aCat := &Cat{}// 获取结构体实例的反射类型对象typeOfCat := reflect.TypeOf(aCat)fmt.Printf("ptr name:'%v' kind:'%v'\n", typeOfCat.Name(), typeOfCat.Kind())// 取类型的元素typeOfCat = typeOfCat.Elem()fmt.Printf("element name: '%v', element kind: '%v'\n", typeOfCat.Name(), typeOfCat.Kind())typeOfCat = reflect.TypeOf(*aCat)fmt.Printf("*ptr name:'%v' kind:'%v'\n", typeOfCat.Name(), typeOfCat.Kind())
}// ptr name:'' kind:'ptr'
// element name: 'Cat', element kind: 'struct'
// *ptr name:'Cat' kind:'struct'

结构体

对结构体对象，获取对象信息后，可通过NumField() 和 Field() 方法获得结构体成员的详细信息。

方法	说明
Field(i int) StructField	根据索引返回索引对应字段的信息
NumField() int	返回结构体成员字段数量
FieldByName(name string) (StructField, bool)	根据给定字符串返回字符串对应的结构体字段的信息，没有找到时 bool 返回 false
FieldByIndex(index []int) StructField	多层成员访问时，根据 []int 提供的每个结构体的字段索引，返回字段的信息，没有找到时返回零值
FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField,bool)	根据匹配函数匹配需要的字段

字段信息中含有：

type StructField struct {Name string          // 字段名PkgPath string       // 字段在结构体中的路径Type      Type       // 字段的反射类型 reflect.TypeTag       StructTag  // 字段的结构体标签Offset    uintptr    // 字段在结构体中的相对偏移Index     []int      // FieldByIndex中的索引顺序Anonymous bool       // 是否为匿名字段
}

获取字段的名称与tag：

func reflectStructField()  {// 声明一个空结构体type Cat struct {Name string// 带有结构体tag的字段Type int `json:"type" id:"100"`}aCat := Cat{Name: "mimi", Type: 1}// 获取结构体实例的反射类型对象typeOfCat := reflect.TypeOf(aCat)// 遍历结构体所有成员for i := 0; i < typeOfCat.NumField(); i++ {fieldType := typeOfCat.Field(i)fmt.Printf("Field-%v: name: %v  tag: '%v'\n", i, fieldType.Name, fieldType.Tag)}// 通过字段名, 找到字段类型信息if catType, ok := typeOfCat.FieldByName("Type"); ok {fmt.Println("Field Tag: ", catType.Tag.Get("json"), catType.Tag.Get("id"))}
}// Field-0: name: Name  tag: ''
// Field-1: name: Type  tag: 'json:"type" id:"100"'
// Field Tag:  type 100

反射值Value

通过下面几种方法从反射值对象 reflect.Value 中获取原值

方法名	说 明
Interface() interface {}	将值以 interface{} 类型返回，可以通过类型断言转换为指定类型
Int() int64	将值以 int 类型返回，所有有符号整型均可以此方式返回
Uint() uint64	将值以 uint 类型返回，所有无符号整型均可以此方式返回
Float() float64	将值以双精度（float64）类型返回，所有浮点数（float32、float64）均可以此方式返回
Bool() bool	将值以 bool 类型返回
Bytes() []bytes	将值以字节数组 []bytes 类型返回
String() string	将值以字符串类型返回

通过反射获取变量的值：

func reflectValue()  {var a int = 1024// 获取变量a的反射值对象valueOfA := reflect.ValueOf(a)// 获取interface{}类型的值, 通过类型断言转换var getA int = valueOfA.Interface().(int)// 获取64位的值, 强制类型转换为int类型var getA2 int = int(valueOfA.Int())fmt.Println(getA, getA2)
}// 1024 1024

结构体

反射值对象（reflect.Value）提供对结构体访问的方法，通过这些方法可以完成对结构体任意值的访问：

方 法	备 注
Field(i int) Value	根据索引，返回索引对应的结构体成员字段的反射值对象
NumField() int	返回结构体成员字段数量
FieldByName(name string) Value	根据给定字符串返回字符串对应的结构体字段，没有找到时返回零值
FieldByIndex(index []int) Value	多层成员访问时，根据 []int 提供的每个结构体的字段索引，返回字段的值； 没有找到时返回零值
FieldByNameFunc(match func(string) bool) Value	根据匹配函数匹配需要的字段，没有找到时返回零值

空与有效性判断

反射值对象（reflect.Value）提供一系列方法进行零值和空判定：

方 法	说 明
IsNil() bool	是否为 nil，只对通道、函数、接口、map、指针或切片有效（否则会panic）
IsValid() bool	是否有效，当值本身非法时（不包含任何值，或值为 nil），返回 false

修改值

通过反射修改变量值的前提条件之一：这个值必须可以被寻址，简单地说就是这个变量必须能被修改。结构体成员中，如果字段没有被导出，即便也可以被访问，也不能通过反射修改。

方法名	备 注
Elem() Value	取值指向的元素值（类似于*操作）；对指针或接口时发生panic
Addr() Value	对可寻址的值返回其地址（类似于&操作）；当值不可寻址时发生panic
CanAddr() bool	表示值是否可寻址
CanSet() bool	返回值能否被修改；要求值可寻址且是导出的字段

修改结构体字段的值（需要结构体地址，与导出字段）：

func reflectModifyValue()  {type Dog struct {LegCount int}// 获取dog实例地址的反射值对象valueOfDog := reflect.ValueOf(&Dog{})// 取出dog实例地址的元素valueOfDog = valueOfDog.Elem()vLegCount := valueOfDog.FieldByName("LegCount")vLegCount.SetInt(4)fmt.Println(vLegCount.Int())
}

函数调用

如果反射值对象（reflect.Value）为函数，可以通过Call()调用：参数使用反射值对象的切片[]reflect.Value构造后传入，返回值通过[]reflect.Value返回。

func add(a, b int) int {return a + b
}
func reflectFunction() {// 将函数包装为反射值对象funcValue := reflect.ValueOf(add)// 构造函数参数, 传入两个整型值paramList := []reflect.Value{reflect.ValueOf(10), reflect.ValueOf(20)}// 反射调用函数retList := funcValue.Call(paramList)// 获取第一个返回值, 取整数值fmt.Println(retList[0].Int())
}

反射三定律

官方提供了三条定律来说明反射：

• 反射可将interface类型变量转换成反射对象；
• 反射可将反射对象还原成interface对象；
• 要修改反射对象，其值必须是可写的（反射其指针类型）；

var x float64 = 3.4v := reflect.ValueOf(x) // v is reflext.Value
var y float64 = v.Interface().(float64)fmt.Println("value:", y) // 3.4

值类型不能直接修改，可通过传递地址并通过Elem获取后修改：

var x float64 = 3.4v := reflect.ValueOf(&x)
v.Elem().SetFloat(7.8)fmt.Println("x :", v.Elem().Interface())	// 7.8

interface

interface是Go实现抽象的一个非常强大的工具；当向接口赋值时，接口会存储实体的类型信息；反射就是通过接口的类型信息实现的。

interface类型是一种特殊类型，代表方法集合；可存放任何实现了其方法的值（实际存放的是(value,type)对）。reflect包中实现了反射的各种函数：

• 提取interface的value的方法reflect.ValueOf()->reflect.Value；
• 提取interface的type的方法reflect.TypeOf()->reflect.Type；

空interface类型（interface{}）的方法集为空，所以可认为任何类型都实现了该接口；因此其可存放任何值。

底层结构

interface底层结构分为iface和eface描述接口，其区别是eface为不包含任何方法的空接口。

iface

iface定义如下：

• tab 指向一个 itab 实体的指针：表示接口的类型（赋给此接口的实体类型）；
• data 指向接口具体的值：一般而言是一个指向堆内存的指针。

type iface struct {tab  *itabdata unsafe.Pointer
}

itab结构：

• _type 字段描述了实体的类型：包括内存对齐方式，大小等；
• inter 字段则描述了接口的类型；
• fun 字段放置是实体类中和接口方法对应（实体中其他方法不在此处）的方法地址，以实现接口调用方法的动态分派；一般在每次给接口赋值发生转换时会更新此表。

type itab struct {inter  *interfacetype_type  *_typelink   *itabhash   uint32bad    boolinhash boolunused [2]bytefun    [1]uintptr
}

iface结构全貌图：

eface

eface结构：只维护了一个 _type 字段，表示空接口所承载的具体的实体类型。

type eface struct {_type *_typedata  unsafe.Pointer
}