Go反射原理

时间:2022-06-18 树獭叔叔人气:0

1. 反射的引入与介绍

在计算机科学中，反射是指计算机程序在运行时（Run time）可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。用比喻来说，反射就是程序在运行的时候能够“观察”并且修改自己的行为。

需要反射的 2 个常见场景：

有时你需要编写一个函数，但是并不知道传给你的参数类型是什么，可能是没约定好；也可能是传入的类型很多，这些类型并不能统一表示。这时反射就会用的上了。
有时候需要根据某些条件决定调用哪个函数，比如根据用户的输入来决定。这时就需要对函数和函数的参数进行反射，在运行期间动态地执行函数。

Java中动态代理与AOP的实现，就要借助这种操作。而对于我们Go语言来说，也提供了反射的机制。

有了前面对于interface{}底层数据结构的了解，Go中的每个实例对象可以分为两快，类型信息与数值信息。而我们Go中提供的反射机制，能分别拿到这两块信息。

数据interface中保存有结构数据，拿到该数据对应的内存地址，然后把该数据转成interface，通过查看interface中的类型结构，就可以知道该数据的结构了，其实以上就是Go反射通俗的原理。

2. 反射的数据结构

type Type interface {
    // 所有的类型都可以调用下面这些函数
	// 此类型的变量对齐后所占用的字节数
	Align() int
	// 如果是 struct 的字段，对齐后占用的字节数
	FieldAlign() int
	// 返回类型方法集里的第 `i` (传入的参数)个方法
	Method(int) Method
	// 通过名称获取方法
	MethodByName(string) (Method, bool)
	// 获取类型方法集里导出的方法个数
	NumMethod() int
	// 类型名称
	Name() string
	// 返回类型所在的路径，如：encoding/base64
	PkgPath() string
	// 返回类型的大小，和 unsafe.Sizeof 功能类似
	Size() uintptr
	// 返回类型的字符串表示形式
	String() string
	// 返回类型的类型值
	Kind() Kind
	// 类型是否实现了接口 u
	Implements(u Type) bool
	// 是否可以赋值给 u
	AssignableTo(u Type) bool
	// 是否可以类型转换成 u
	ConvertibleTo(u Type) bool
	// 类型是否可以比较
	Comparable() bool
	// 下面这些函数只有特定类型可以调用
	// 如：Key, Elem 两个方法就只能是 Map 类型才能调用
	// 类型所占据的位数
	Bits() int
	// 返回通道的方向，只能是 chan 类型调用
	ChanDir() ChanDir
	// 返回类型是否是可变参数，只能是 func 类型调用
	// 比如 t 是类型 func(x int, y ... float64)
	// 那么 t.IsVariadic() == true
	IsVariadic() bool
	// 返回内部子元素类型，只能由类型 Array, Chan, Map, Ptr, or Slice 调用
	Elem() Type
	// 返回结构体类型的第 i 个字段，只能是结构体类型调用
	// 如果 i 超过了总字段数，就会 panic
	Field(i int) StructField
	// 返回嵌套的结构体的字段
	FieldByIndex(index []int) StructField
	// 通过字段名称获取字段
	FieldByName(name string) (StructField, bool)
	// FieldByNameFunc returns the struct field with a name
	// 返回名称符合 func 函数的字段
	FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField, bool)
	// 获取函数类型的第 i 个参数的类型
	In(i int) Type
	// 返回 map 的 key 类型，只能由类型 map 调用
	Key() Type
	// 返回 Array 的长度，只能由类型 Array 调用
	Len() int
	// 返回类型字段的数量，只能由类型 Struct 调用
	NumField() int
	// 返回函数类型的输入参数个数
	NumIn() int
	// 返回函数类型的返回值个数
	NumOut() int
	// 返回函数类型的第 i 个值的类型
	Out(i int) Type
        // 返回类型结构体的相同部分
	common() *rtype
	// 返回类型结构体的不同部分
	uncommon() *uncommonType
}
type Value struct {
    typ *rtype
    ptr unsafe.Pointer
    flag
}

反射的实现和interface的组成很相似，都是由“类型”和“数据值”构成，但是值得注意的是：interface的“类型”和“数据值”是在“一起的”，而反射的“类型”和“数据值”是分开的。

Type和Value提供了非常多的方法：例如获取对象的属性列表、获取和修改某个属性的值、对象所属结构体的名字、对象的底层类型(underlying type)等等

Go中的反射，在使用中最核心的就两个函数：

reflect.TypeOf(x)
reflect.ValueOf(x)

这两个函数可以分别将给定的数据对象转化为以上的Type和Value。这两个都叫做反射对象

3. 如何通过反射对象来修改原数据对象的值？

在Go中，任何函数的参数都是值的拷贝，而非原数据。

反射函数reflect.ValueOf()也不例外。我们目前得到的反射对象，都是原对象的copy的反射对象，而非原对象本身，所以不可以修改到原对象.

那如何修改呢？

首先，在Go中要想让函数“有副作用“，传值必须传指针类型的。

var x float64 = 5.7
v := reflect.ValueOf(&x)

时还不行，因为这样反射对象对应的是原数据对象的指针类型，必须要拿到当前类型的值类型(*v)。 Go提供了另外一个方法Elem()

p := v.Elem()
fmt.Println(p.CanSet()) // true

p.SetFloat(6.6)
fmt.Println(x) // 6.6

经过以上操作，就可以修改原数据了，完整过程如下：

var x float64 = 5.7
v := reflect.ValueOf(&x)
p := v.Elem()
fmt.Println(p.CanSet()) // true
p.SetFloat(6.6)
fmt.Println(x) // 6.6

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