golang反射机制

1. 什么是反射

反射是程序在运行期间获取变量的类型和值、或者执行变量的方法的能力。

Golang反射包中有两对非常重要的函数和类型，两个函数分别是：

reflect.TypeOf能获取类型信息reflect.Type；

reflect.ValueOf 能获取数据的运行时表示reflect.Value；

2. reflect.Type

Golang是一门静态类型的语言，反射是建立在类型之上的。

通过reflect.TypeOf()函数可以获得任意值的类型信息。

2.1 类型`Type`和种类`Kind`

诸如int32, slice, map以及通过type关键词自定义的类型。

种类Kind可以理解为类型的具体分类。如int32、type MyInt32 int32是两种不同类型，但都属于int32这个种类。

使用 reflect.TypeOf()获取变量类型以及种类。

	func main() {
	type MyInt32 int32
	a := MyInt32(1)
	b := int32(1)
	fmt.Printf(“reflect.TypeOf(a):%v Kind:%v\n”, reflect.TypeOf(a), reflect.TypeOf(a).Kind())
	fmt.Printf(“reflect.TypeOf(b):%v Kind:%v\n”, reflect.TypeOf(b), reflect.TypeOf(b).Kind())
	}

代码输出如下，由此可以看出int32、type MyInt32 int32是两种不同类型，但都属于int32这个种类。

	$ go run main.go
	reflect.TypeOf(a):main.MyInt32 Kind:int32
	reflect.TypeOf(b):int32 Kind:int32

种类定义点击查看

2.2 引用指向元素的类型

// Elem returns a type’s element type.
// It panics if the type’s Kind is not Array, Chan, Map, Pointer, or Slice.
Elem() Type

部分情况我们需要获取指针指向元素的类型、或者slice元素的类型，可以reflect.Elem()函数获取。

	func main() {
	type myStruct struct {
	}
	a := &myStruct{}
	typeA := reflect.TypeOf(a)
	fmt.Printf(“TypeOf(a):%v Kind:%v\n”, typeA, typeA.Kind())
	fmt.Printf(“TypeOf(a).Elem():%v Elem().Kind:%v\n”, typeA.Elem(), typeA.Elem().Kind())
	s := []int64{}
	typeS := reflect.TypeOf(s)
	fmt.Printf(“TypeOf(s):%v Kind:%v\n”, typeS, typeS.Kind())
	fmt.Printf(“TypeOf(s).Elem():%v Elem().Kind:%v\n”, typeS.Elem(), typeS.Elem().Kind())
	}

代码输出如下，由此可以看出，通过reflect.Elem()函数可以获取引用指向数据的类型。

	$ go run main.go
	TypeOf(a):*main.myStruct Kind:ptr
	TypeOf(a).Elem():main.myStruct Elem().Kind:struct
	TypeOf(s):[]int64 Kind:slice
	TypeOf(s).Elem():int64 Elem().Kind:int64

2.3 结构体成员类型

通过NumField获取成员数量，Field通过下标访问成员的类型信息StructField，包括成员名称、类型、Tag信息等。

	func main() {
	type secStruct struct {
	Cnt []int64
	}
	type myStruct struct {
	Num int `json:”num_json” orm:”column:num_orm”`
	Desc string `json:”desc_json” orm:”column:desc_orm”`
	Child secStruct
	}
	s := myStruct{}
	typeS := reflect.TypeOf(s)
	// 成员数量
	fmt.Printf(“NumField:%v \n”, typeS.NumField())
	// 每个成员的信息包括名称、类型、Tag
	for i := 0; i < typeS.NumField(); i++ {
	// 通过下标访问成员
	fmt.Printf(“Field(%v):%+v\n”, i, typeS.Field(i))
	}
	// 通过名称访问成员
	field, ok := typeS.FieldByName(“Num”)
	fmt.Printf(“FieldByName(\”Num\”) ok:%v field:%+v\n”, ok, field)
	// 获取tag值
	fmt.Printf(“json tag val:%+v\n”, field.Tag.Get(“json”))
	// 获取嵌套结构体的字段
	fmt.Printf(“Cnt field:%+v\n”, typeS.FieldByIndex([]int{2, 0}))
	}

代码输出如下，

	$ go run main.go
	NumField:3
	Field(0):{Name:Num PkgPath: Type:int Tag:json:“num_json” orm:“column:num_orm” Offset:0 Index:[0] Anonymous:false}
	Field(1):{Name:Desc PkgPath: Type:string Tag:json:“desc_json” orm:“column:desc_orm” Offset:8 Index:[1] Anonymous:false}
	Field(2):{Name:Child PkgPath: Type:main.secStruct Tag: Offset:24 Index:[2] Anonymous:false}
	FieldByName(“Num”) ok:true field:{Name:Num PkgPath: Type:int Tag:json:“num_json” orm:“column:num_orm” Offset:0 Index:[0] Anonymous:false}
	json tag val:num_json
	Cnt field:{Name:Cnt PkgPath: Type:[]int64 Tag: Offset:0 Index:[0] Anonymous:false}

3. reflect.Value

通过reflect.ValueOf获取变量值、值类型，种类为Array, Chan, Map, Slice, 或String可通过Len()获取长度

	func main() {
	b := int32(1)
	valueB := reflect.ValueOf(b)
	fmt.Printf(“reflect.TypeOf(b):%v Kind:%v\n”, valueB, valueB.Kind())
	s := “abcdefg”
	valueS := reflect.ValueOf(s)
	fmt.Printf(“reflect.TypeOf(s):%v Kind:%v Len:%v\n”, valueS, valueS.Kind(), valueS.Len())
	}

代码输出如下，

	$ go run main.go
	reflect.TypeOf(b):1 Kind:int32
	reflect.TypeOf(s):abcdefg Kind:string Len:7

3.1 结构体的成员的值

和3.3 结构体成员类型获取结构体成员类型类似，reflect提供了NumField获取成员数量，Field通过下标访问成员的值。

	func main() {
	type secStruct struct {
	Cnt []int64
	}
	type myStruct struct {
	Num int `json:”num_json” orm:”column:num_orm”`
	Desc string `json:”desc_json” orm:”column:desc_orm”`
	Child secStruct
	}
	s := myStruct{
	Num: 100,
	Desc: “desc”,
	Child: secStruct{[]int64{1, 2, 3}},
	}
	valueS := reflect.ValueOf(s)
	// 成员数量
	fmt.Printf(“NumField:%v \n”, valueS.NumField())
	// 每个成员的值
	for i := 0; i < valueS.NumField(); i++ {
	// 通过下标访问成员
	fmt.Printf(“value(%v):%+v\n”, i, valueS.Field(i))
	}
	// 通过名称访问成员
	value := valueS.FieldByName(“Num”)
	fmt.Printf(“FieldByName(\”Num\”) value:%v\n”, value)
	// 获取嵌套结构体的字段
	fmt.Printf(“Cnt field:%+v\n”, valueS.FieldByIndex([]int{2, 0}))
	}

代码输出如下

	$ go run main.go
	NumField:3
	value(0):100
	value(1):desc
	value(2):{Cnt:[1 2 3]}
	FieldByName(“Num”) value:100
	Cnt field:[1 2 3]

3.2 遍历array、slice

通过func (v Value) Index(i int) Value可以通过下标来访问Array, Slice,或者 String各个元素的值。

	func main() {
	s := []int64{1, 2, 3, 4, 5, 6}
	valueS := reflect.ValueOf(s)
	fmt.Printf(“ValueOf(s):%v Kind:%v Len:%v\n”, valueS, valueS.Kind(), valueS.Len())
	for i := 0; i < valueS.Len(); i++ {
	fmt.Printf(“valueS.Index(%v):%v\n”, i, valueS.Index(i))
	}
	}

代码输出如下

	$ go run main.go
	ValueOf(s):[1 2 3 4 5 6] Kind:slice Len:6
	valueS.Index(0):1
	valueS.Index(1):2
	valueS.Index(2):3
	valueS.Index(3):4
	valueS.Index(4):5
	valueS.Index(5):6

3.3 遍历map

reflect有两种方法遍历map

通过迭代器MapIter遍历map
先获取map的所有key，再通过key获取对应的value

	func main() {
	m := map[int]string{
	1: “1”,
	2: “2”,
	3: “3”,
	}
	valueM := reflect.ValueOf(m)
	// 迭代器访问
	iter := valueM.MapRange()
	for iter.Next() {
	fmt.Printf(“key:%v val:%v\n”, iter.Key(), iter.Value())
	}
	fmt.Println(“——“)
	// 通过key访问
	keys := valueM.MapKeys()
	for i := 0; i < len(keys); i++ {
	fmt.Printf(“key:%v val:%v\n”, keys[i], valueM.MapIndex(keys[i]))
	}
	}

代码输出如下，

	$ go run main.go
	key:1 val:1
	key:2 val:2
	key:3 val:3
	——
	key:3 val:3
	key:1 val:1
	key:2 val:2

4. 反射的三大定律

反射的两个基础函数定义，

获取类型func TypeOf(i any) Type
获取值func ValueOf(i any) Value

其中，any是interface{}的别名。

interface{}是不包含任何方法签名的空接口，任何类型都实现了空接口。

A value of interface type can hold any value that implements those methods.

因此，interface{}可以承载任何变量的 (value, concrete type)信息。

4.1 从interface到反射对象

interface{}承载变量的(value, concrete type)信息，通过反射暴露方法来访问interface{}的值和类型。

可以简单理解为interface{}的值和信息传递到reflect.Type和 reflect.Value，方便获取。

4.2 从反射对象到interface

可以通过函数func (v Value) Interface() (i any)将反射对象转换为interface{}，

是func ValueOf(i any) Value的反向操作。

	func main() {
	a := int32(10)
	valueA := reflect.ValueOf(a)
	fmt.Printf(“ValueOf(a):%v\n”, valueA)
	fmt.Printf(“Interface():%v\n”, valueA.Interface())
	ai, ok := valueA.Interface().(int32)
	fmt.Printf(“ok:%v val:%v\n”, ok, ai)
	}

代码输出如下

	$ go run main.go
	ValueOf(a):10
	Interface():10
	ok:true val:10

4.3 通过反射修改对象，该对象值必须是可修改的

reflect提供func (v Value) CanSet() bool判断对象值是否修改，通过func (v Value) Set(x Value)修改对象值

	func main() {
	a := int32(10)
	valueA := reflect.ValueOf(a)
	fmt.Printf(“valueA :%v\n”, valueA.CanSet())
	b := int32(100)
	valuePtrB := reflect.ValueOf(&b)
	fmt.Printf(“valuePtrB:%v Elem:%v\n”, valuePtrB.CanSet(), valuePtrB.Elem().CanSet())
	valuePtrB.Elem().Set(reflect.ValueOf(int32(200)))
	fmt.Printf(“b:%v Elem:%v\n”, b, valuePtrB.Elem())
	}

代码输出如下

	$ go run main.go
	valueA :false
	valuePtrB:false Elem:true
	b:200 Elem:200

后续章节再分享通过修改各种类型的值的实操。

华企号

1. 什么是反射