GoLang反射机制深入讲解
alwaysrun 人气:0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 uint
const (
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.Type
Tag 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 = 3.4
v := 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 = 3.4
v := 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 *itab
data 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 *_type
link *itab
hash uint32
bad bool
inhash bool
unused [2]byte
fun [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 *_type
data unsafe.Pointer
}
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