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Golang 反射

2020-06-10 04:08:47 admin 965

## 基本了解

在Go语言中，大多数时候值/类型/函数非常直接，要的话，定义一个。你想要个`Struct`

type Foo struct {
        A int 
        B string
    }

你想要一个值，你定义出来

var x Foo

你想要一个函数，你定义出来

func DoSomething(f Foo) {
      fmt.Println(f.A, f.B)
    }

但是有些时候，你需要搞一些运行时才能确定的东西，比如你要从文件或者网络中获取一些字典数据。又或者你要搞一些不同类型的数据。在这种情况下，`reflection`就有用啦。
**reflection能够让你拥有以下能力**

* 在运行时检查type
  * 在运行时检查/修改/创建 值/函数/结构  
总的来说，go的`reflection`围绕者三个概念`Types`, `Kinds`, `Values`。 所有关于反射的操作都在`reflect`包里面

## 反射的Power

### Type的Power

首先，我们看看如何通过反射来获取值得类型。

varType := reflect.TypeOf(var)

从反射接口可以看到有一大堆得函数等着我们去用。可以从注释里面看到。反射包默认我们知道我们要干啥子，比如`varType.Elem()`就会`panic`。因为Elem()只有`Array,
Chan, Map, Ptr, or Slice.`这些类型才有这个方法。具体可以查看测试代码。通过运行以下代码可查看所有reflect函数的示例

package main
    
    import (
        "fmt"
        "reflect"
    )
    
    type FooIF interface {
        DoSomething()
        DoSomethingWithArg(a string)
        DoSomethingWithUnCertenArg(a ... string)
    }
    
    type Foo struct {
        A int
        B string
        C struct {
            C1 int
        }
    }
    
    func (f *Foo) DoSomething() {
        fmt.Println(f.A, f.B)
    }
    
    func (f *Foo) DoSomethingWithArg(a string) {
        fmt.Println(f.A, f.B, a)
    }
    
    func (f *Foo) DoSomethingWithUnCertenArg(a ... string) {
        fmt.Println(f.A, f.B, a[0])
    }
    
    func (f *Foo) returnOneResult() int {
        return 2
    }
    
    func main() {
        var simpleObj Foo
        var pointer2obj = &simpleObj
        var simpleIntArray = [3]int{1, 2, 3}
        var simpleMap = map[string]string{
            "a": "b",
        }
        var simpleChan = make(chan int, 1)
        var x uint64
        var y uint32
    
        varType := reflect.TypeOf(simpleObj)
        varPointerType := reflect.TypeOf(pointer2obj)
    
        // 对齐之后要多少容量
        fmt.Println("Align: ", varType.Align())
        // 作为结构体的`field`要对其之后要多少容量
        fmt.Println("FieldAlign: ", varType.FieldAlign())
        // 叫啥
        fmt.Println("Name: ", varType.Name())
        // 绝对引入路径
        fmt.Println("PkgPath: ", varType.PkgPath())
        // 实际上用了多少内存
        fmt.Println("Size: ", varType.Size())
        // 到底啥类型的
        fmt.Println("Kind: ", varType.Kind())
    
        // 有多少函数
        fmt.Println("NumMethod: ", varPointerType.NumMethod())
    
        // 通过名字获取一个函数
        m, success := varPointerType.MethodByName("DoSomethingWithArg")
        if success {
            m.Func.Call([]reflect.Value{
                reflect.ValueOf(pointer2obj),
                reflect.ValueOf("sad"),
            })
        }
    
        // 通过索引获取函数
        m = varPointerType.Method(1)
        m.Func.Call([]reflect.Value{
            reflect.ValueOf(pointer2obj),
            reflect.ValueOf("sad2"),
        })
    
        // 是否实现了某个接口
        fmt.Println("Implements:", varPointerType.Implements(reflect.TypeOf((*FooIF)(nil)).Elem()))
    
        //  看看指针多少bit
        fmt.Println("Bits: ", reflect.TypeOf(x).Bits())
    
        // 查看array, chan, map, ptr, slice的元素类型
        fmt.Println("Elem: ", reflect.TypeOf(simpleIntArray).Elem().Kind())
    
        // 查看Array长度
        fmt.Println("Len: ", reflect.TypeOf(simpleIntArray).Len())
    
        // 查看结构体field
        fmt.Println("Field", varType.Field(1))
    
        // 查看结构体field
        fmt.Println("FieldByIndex", varType.FieldByIndex([]int{2, 0}))
    
        // 查看结构提field
        fi, success2 := varType.FieldByName("A")
        if success2 {
            fmt.Println("FieldByName", fi)
        }
    
        // 查看结构体field
        fi, success2 = varType.FieldByNameFunc(func(fieldName string) bool {
            return fieldName == "A"
        })
        if success2 {
            fmt.Println("FieldByName", fi)
        }
    
        //  查看结构体数量
        fmt.Println("NumField", varType.NumField())
    
        // 查看map的key类型
        fmt.Println("Key: ", reflect.TypeOf(simpleMap).Key().Name())
    
        // 查看函数有多少个参数
        fmt.Println("NumIn: ", reflect.TypeOf(pointer2obj.DoSomethingWithUnCertenArg).NumIn())
    
        // 查看函数参数的类型
        fmt.Println("In: ", reflect.TypeOf(pointer2obj.DoSomethingWithUnCertenArg).In(0))
    
        // 查看最后一个参数，是否解构了
        fmt.Println("IsVariadic: ", reflect.TypeOf(pointer2obj.DoSomethingWithUnCertenArg).IsVariadic())
    
        // 查看函数有多少输出
        fmt.Println("NumOut: ", reflect.TypeOf(pointer2obj.DoSomethingWithUnCertenArg).NumOut())
    
        // 查看函数输出的类型
        fmt.Println("Out: ", reflect.TypeOf(pointer2obj.returnOneResult).Out(0))
    
        // 查看通道的方向, 3双向。
        fmt.Println("ChanDir: ", int(reflect.TypeOf(simpleChan).ChanDir()))
    
        // 查看该类型是否可以比较。不能比较的slice, map, func
        fmt.Println("Comparable: ", varPointerType.Comparable())
    
        // 查看类型是否可以转化成另外一种类型
        fmt.Println("ConvertibleTo: ", varPointerType.ConvertibleTo(reflect.TypeOf("a")))
    
        // 该类型的值是否可以另外一个类型
        fmt.Println("AssignableTo: ", reflect.TypeOf(x).AssignableTo(reflect.TypeOf(y)))
    }

### Value的Power

除了检查变量的类型，你可以通过`reflection`来读/写/新建一个值。不过首先先获取反射值类型

refVal := reflect.ValueOf(var)

如果你想要修改变量的值。你需要获取反射指向该变量的指针，具体原因后面解释

refPtrVal := reflect.ValueOf(&var)

当然你有了`reflect.Value`,通过`Type()`方法可以很容易的获取`reflect.Type`。如果要改变该变量的值用

refPtrVal. Elem().Set(newRefValue)

当然`Set`方法的参数必须也得是`reflect.Value`  
如果你想创建一个新的值，用以下下代码

newPtrVal := reflect.New(varType)

然后在用`Elem().Set()`来进行值的初始化。当然还有不同的value有一大堆的不同的方法。这里就不写了。我们重点看看下面这段官方例子

package main
    
    import (
        "fmt"
        "reflect"
    )
    
    func main() {
        // swap is the implementation passed to MakeFunc.
        // It must work in terms of reflect.Values so that it is possible
        // to write code without knowing beforehand what the types
        // will be.
        swap := func(in []reflect.Value) []reflect.Value {
            return []reflect.Value{in[1], in[0]}
        }
    
        // makeSwap expects fptr to be a pointer to a nil function.
        // It sets that pointer to a new function created with MakeFunc.
        // When the function is invoked, reflect turns the arguments
        // into Values, calls swap, and then turns swap's result slice
        // into the values returned by the new function.
        makeSwap := func(fptr interface{}) {
            // fptr is a pointer to a function.
            // Obtain the function value itself (likely nil) as a reflect.Value
            // so that we can query its type and then set the value.
            fn := reflect.ValueOf(fptr).Elem()
    
            // Make a function of the right type.
            v := reflect.MakeFunc(fn.Type(), swap)
    
            // Assign it to the value fn represents.
            fn.Set(v)
        }
    
        // Make and call a swap function for ints.
        var intSwap func(int, int) (int, int)
        makeSwap(&intSwap)
        fmt.Println(intSwap(0, 1))
    
        // Make and call a swap function for float64s.
        var floatSwap func(float64, float64) (float64, float64)
        makeSwap(&floatSwap)
        fmt.Println(floatSwap(2.72, 3.14))
    
    }

## 原理

### 认清楚type与interface

go是一个静态类型语言，每一个变量有`static type`，比如`int`，`float`，何谓`static
type`，我的理解是一定长度的二进制块与解释。比如同样的二进制块`00000001` 在bool类型中意思是`true`。而在int类型中解释是`1`.
我们看看以下这个最简单的例子

type MyInt int
    var i int
    var j MyInt

i,j在内存中都是用int这一个底层类型来表示，但是在实际编码过程中，在编译的时候他们并非一个类型，你不能直接将i的值赋给j。是不是有点奇怪，你执行的时候编译器会告诉你，你不能将MyInt类型的值赋给int类型的值。这个`type`不是`class`也不是`python`的`type`.

`interface`作为一种特殊的`type`,
表示方法的集合。一个`interface`的值可以存任何确定的值只要这个值实现了`interface`的方法。`interface{}`某些时候和Java的`Object`好想，实际上`interface`是有两部分内容组成的，
**实际的值** 和 **值的具体类型** 。这也可以解释为什么下面这段代码和其他语言都不一样。具体关于interface的原理可以参考[go data
structures: interfaces](https://research.swtch.com/2009/12/go-data-structures-
interfaces.html)。

package main
    
    import (
        "fmt"
    )
    
    type A interface {
        x(param int)
    }
    
    type B interface {
        y(param int)
    }
    
    
    type AB struct {
    
    }
    
    func (ab *AB) x(param int) {
        fmt.Printf("%p", ab)
        fmt.Println(param)
    }
    
    func (ab *AB) y(param int) {
        fmt.Printf("%p", ab)
        fmt.Println(param)
    }
    
    
    func printX(a A){
        fmt.Printf("%p", a)
        a.x(2)
    }
    
    func printY(b B){
        fmt.Printf("%p", b)
        b.y(3)
    }
    
    
    
    func main() {
        var ab = new(AB)
        printX(ab)
        printY(ab)
    
    
        var aInfImpl A
        var bInfImpl B
    
        aInfImpl = new(AB)
        //bInfImpl = aInfImpl  会报错
        bInfImpl = aInfImpl.(B)
        bInfImpl.y(2)
    }

### golang反射三定理

#### 把一个`interface`值，拆分出反射对象

反射仅仅用于检查接口值的(Value,
Type)。如上一章提到的两个方法`ValueOf`和`TypeOf`。通过`ValueOf`我门可以轻易的拿到`Type`

package main
    
    import (
        "fmt"
        "reflect"
    )
    
    func main() {
        var x float64 = 3.4
        fmt.Println("type:", reflect.TypeOf(x))
    }

这段代码输出

type : float64

那么问题就来了，接口在哪里？只是申明了一个`float64`的变量。哪里来的`interface`。有的，答案就藏在 `TypeOf`参数里面

func TypeOf(i interface{}) Type

当我们调用`reflect.TypeOf(x)`, x首先被存在一个空的`interface`里面。然后在被当作参数传到函数执行栈内。**
`reflect.TypeOf`解开这个`interface`的`pair`然后恢复出类型信息**

#### 把反射对象组合成一个接口值

就像镜面反射一样，go的反射是可逆的。给我一个`reflect.Value`。我们能够恢复出一个`interface`的值。事实上，以下函数干的事情就是将`Value`和`Type`组狠起来塞到
`interface`里面去。所以我们可以

y := v.Interface().(float64) // y will have type float64.
    fmt.Println(y)

接下来就是见证奇迹的时刻。`fmt.Println`和`fmt.Printf`的参数都是`interface{}`。我们真正都不需要将上面例子的`y`转化成明确的`float64`。我就可以去打印他比如

fmt. Println(v.Interface())

甚至我们的`interface`藏着的那个`type`是`float64`。我们可以直接用占位符来打印

fmt. Println("Value is %7.le\n", v.Interface())

再重复一边，没有必要将`v.Interface()`的类型强转到`float64`;这个空的`interface{}`包含了`concrete
type`。函数调用会恢复出来

### 要改变一个反射对象，其值必须是可设置的

第三条比较让你比较困惑。不过如果我们理解了第一条，那么这条其实非常好理解。先看一下下面这个例子

var x float64 = 3.4
    v := reflect.ValueOf(x)
    v.SetFloat(7.1) // Error: will panic.

如果执行这段代码，你会发现出现`panic`以下信息

panic : reflect.Value.SetFloat using unaddressable value

可设置性是一个好东西，但不是所有`reflect.Value`都有他...可以通过`CanSet` 函数来获取是否可设置

var x float64 = 3.4
    v := reflect.ValueOf(x)
    fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())

那么到底为什么要有一个可设置性呢？可寻址才可设置，我们在用`reflect.ValueOf`时候，实际上是函数传值。获取x的反射对象，实际上是另外一个`float64`的内存的反射对象。这个时候我们再去设置该反射对象的值，没有意义。这段内存并不是你申明的那个x。

* * *

资料  
[golang doc](https://golang.org/pkg/reflect/#ValueOf)  
[learning-to-use-go-reflection](https://medium.com/capital-one-tech/learning-
to-use-go-reflection-822a0aed74b7)  
[law of reflection](https://blog.golang.org/laws-of-reflection)

转载文章，原文链接： Golang 反射

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