Go语言反射

时间:2022-09-29 任沫人气:0

介绍

reflect包实现运行时反射，允许一个程序操作任何类型的对象。典型的使用是：取静态类型interface{}的值，通过调用TypeOf获取它的动态类型信息，调用ValueOf会返回一个表示运行时数据的一个值。本文通过记录对reflect包的简单使用，来对反射有一定的了解。本文使用的Go版本：

$ go version
go version go1.18 darwin/amd64

在了解反射之前，先了解以下几个概念：

静态类型：每个变量都有一个静态类型，这个类型是在编译时（compile time）就已知且固定的。
动态类型：接口类型的变量还有一个动态类型，是在运行时（run time）分配给变量的值的一个非接口类型。（除非分配给变量的值是nil，因为nil没有类型）。
空接口类型interface{} (别名any)表示空的方法集，它可以是任何值的类型，因为任何值都满足有0或多个方法（有0个方法一定是任何值的子集）。
一个接口类型的变量存储一对内容：分配给变量的具体的值，以及该值的类型描述符。可以示意性地表示为(value, type)对，这里的type是具体的类型，而不是接口类型。

反射的规律

1. 从接口值到反射对象的反射

在基本层面，反射只是检测存储在接口变量中的(value, type)对的一种机制。

可以使用reflect包的 reflect.ValueOf和reflect.TypeOf方法，获取接口变量值中的(value, type)对，类型分别为reflect.Value和reflect.Type。

（1）TypeOf方法：

func TypeOf(i any) Type

TypeOf返回表示i的动态类型的反射Type。如果i是nil，那么返回nil。

（2）ValueOf方法：

func ValueOf(i any) Value

ValueOf返回一个新的Value，初始化为存储在接口i中的具体值。ValueOf(nil) 会返回零Value。这个零Value是反射对象中表示没有值的Value。

var a interface{} = 1
var b interface{} = 1.11
var c string = "aaa"

// 将接口类型的变量运行时存储的具体的值和类型显示地获取到
fmt.Println("type:", reflect.TypeOf(a))   // type: int
fmt.Println("value:", reflect.ValueOf(a)) // value: 1

fmt.Println("type:", reflect.TypeOf(nil))   // type: <nil>
fmt.Println("value:", reflect.ValueOf(nil)) // value: <invalid reflect.Value>

fmt.Println("type:", reflect.TypeOf(b))   // type: float64
fmt.Println("value:", reflect.ValueOf(b)) // value: 1.11

fmt.Println("type:", reflect.TypeOf(c))   // type: string
fmt.Println("value:", reflect.ValueOf(c)) // value: aaa

reflect.Value 的 Type方法，返回一个 reflect.Value的类型。

reflect.Value的String方法，将reflect.Value的底层值作为字符串返回。

fmt.Printf使用了反射：

%T使用reflect.TypeOf，拿到变量的动态类型。
%v深入到 reflect.Value内部拿到变量具体的值。

var a interface{} = 1

fmt.Println("type:", reflect.ValueOf(a).Type())     // type: int
fmt.Println("string:", reflect.ValueOf(a).String()) // string: <int Value>
fmt.Printf("type: %T \n", a)                        // type: int
fmt.Printf("string: %v \n", a)                      // string: 1

Type 和 Value都有一个 Kind 方法，返回一个表示存储的项的类型的常量。比如Uint, Float64, Slice等。

Value的类似Int和Float这种名称的方法能够获取存储在内部的值。

Value 的“getter”（取值）和 “setter”（设置值）会对能保存该值的最大类型进行操作。比如对于所有有符号整数，都是int64。

var a interface{} = 1
var b interface{} = 1.11

reflectA := reflect.ValueOf(a)
fmt.Println("kind: ", reflectA.Kind()) // kind:  int

reflectIntA := reflectA.Int()               // 返回的是 能存储有符号整数的最大类型 的值
reflectFloatB := reflect.ValueOf(b).Float() // 返回的是 能存储浮点数的最大类型 的值

var a1 int64 = reflectIntA
var b1 float64 = reflectFloatB

// var a2 int32 = reflectIntA // 会报错：cannot use reflectIntA (variable of type int64) as int32 value in variable 
// var b2 float32 = reflectFloatB // 会报错：cannot use reflectFloatB (variable of type float64) as float32 value in variable 
fmt.Println("a1: ", a1, "b1: ", b1) // a1:  1 b1:  1.11

2. 从反射对象到接口值的反射

像物理反射一样，Go 中的反射产生了它自己的逆。可以使用reflect.Value的Interface方法还原一个接口值。Interface() 将类型和值信息打包回一个接口表示。

Interface方法：

func (v Value) Interface() (i any)

Interface 将v的当前值作为一个interface{}返回。它等同于：

var i interface{} = (v 的底层值)

练习代码：

var a interface{} = 1

reflectA := reflect.ValueOf(a)

var a3 interface{} = reflectA.Interface()
var a4 int = reflectA.Interface().(int) // 使用接口值的类型断言

fmt.Println(a3, a4) // 1 1 ，因为fmt.Println接收接口类型interface{}的参数，使用 reflect.Value 拿到具体的值，所以打印出运行时的具体结果

3. 要修改反射对象，该值一定是可设置的

可设置性是reflect.Value的一个属性，表示一个反射对象可以修改用于创建该反射对象的实际存储。可设置性可以通过CanSet方法获得。如果对不可设置的reflect.Value调用Set方法，就会报错。

使用reflect.Value 类型的Elem方法能通过指针间接寻址得到一个可设置性为真的reflect.Value。

var d float64 = 2.222

fmt.Println(reflect.ValueOf(d).CanSet()) // false

reflectD := reflect.ValueOf(&d).Elem()
fmt.Println(reflectD.CanSet()) // true
reflectD.SetFloat(3.33)

fmt.Println(d, reflectD) // 3.33 3.33

reflect.ValueOf(d) 是通过复制d中的内容得到的reflect.Value类型的值，它复制的内容存放的内存地址和d的值存放的内存地址是不同的。所以不能通过它来修改d中原本存储的内容。

上面的代码中可以看到，调用SetFloat(3.33)之后，反射对象reflectD和创建该反射对象的d都发生了改变。

使用反射修改结构体的字段：

type T struct {
    A int
    B string
}
t := T{111, "xxx"}
s := reflect.ValueOf(&t).Elem()

typeOfT := s.Type()
for i := 0; i < s.NumField(); i++ { // NumField 返回结构体中的字段数量
    f := s.Field(i)
    fmt.Printf("%d: %s %s = %v\n",
        i,
        typeOfT.Field(i).Name, // 获取第i个字段的名称
        f.Type(),              // 获取第i个字段的类型
        f.Interface(),         // 将第i个字段转换回接口类型的值
    )
    // 0: A int = 111
    // 1: B string = xxx
}

s.Field(0).SetInt(222)      // 设置结构体的第一个字段的值
s.Field(1).SetString("yyy") // 设置结构体的第二个字段的值
fmt.Println(t)              // {222 yyy}

上述练习代码都在一个reflect.go文件中，练习时在终端执行go run reflect.go运行该文件。

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1. 从接口值到反射对象的反射

2. 从反射对象到接口值的反射

3. 要修改反射对象，该值一定是可设置的

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