golang中的反射

1.變量的內在機制

Go語言中的變量是分為兩部分的：
類型信息：預先定義好的元信息。
值信息：程序運行過程中可動態變化的。

2.反射介紹

在Python中，Java中，都有反射的概念。
反射是"指程序運行期對程序本身進行訪問和修改的能力"。
程序在編譯時，變量被轉換為內存地址，變量名不會被編譯器寫入到可執行部分。在運行程序時，程序無法獲取自身的信息。
支持反射的語言，可以再程序編譯期將變量的反射信息，如字段名稱、類型信息、結構體信息等正和島可執行文件中，并給程序提供接口，訪問反射信息，這樣就可以在程序運行期獲取類型的反射信息，并且有能力修改它們。
Go程序在運行期使用reflect包訪問程序的反射信息。
上面我們介紹過空接口，空接口可以存儲任意類型的變量，那我們怎樣知道空接口保存的數據是什么呢？"反射就是在運行時動態的獲取一個變量的類型信息和值信息。"

3.reflect包

在Go語言的反射機制中，任何接口都由"一個具體類型"和"具體類型的值"兩部分組成。
在Go語言中反射的相關功能由內置的reflect包提供，任意接口值在反射中都可以理解為由reflect.Type和reflect.Value兩部分組成，并且reflect包提供了reflect.TypeOf和reflect.ValueOf兩個函數來獲取任意對象的Value和Type。

3.1TypeOf

在Go語言中，使用reflect.TypeOf()函數可以獲得任意值的類型對象(reflect.Type),程序通過類型對象可以訪問任意值的類型信息。

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func reflectType(x interface{})  {
    v := reflect.TypeOf(x)
    fmt.Printf("type:%v\n",v)
}
func main() {
    var a float32 = 3.14
    reflectType(a)
    var b int32 = 100
    reflectType(b)
}

結果：
type:float32
type:int32

Process finished with exit code 0

3.2type name和type kind

在反射中關于類型，還劃分為兩種：類型（Type）和種類（Kind）。
因為在Go語言中我們可以使用type關鍵字構造很多自定義類型，而種類（Kind）就是指底層的類型，，在反射中，當需要區分int,map,指針，結構體等大品種的類型時，就會用到種類（Kind）。

reflect包中定義的Kind類型如下：
type Kind uint
const (
    Invalid Kind = iota  // 非法類型
    Bool                 // 布爾型
    Int                  // 有符號整型
    Int8                 // 有符號8位整型
    Int16                // 有符號16位整型
    Int32                // 有符號32位整型
    Int64                // 有符號64位整型
    Uint                 // 無符號整型
    Uint8                // 無符號8位整型
    Uint16               // 無符號16位整型
    Uint32               // 無符號32位整型
    Uint64               // 無符號64位整型
    Uintptr              // 指針
    Float32              // 單精度浮點數
    Float64              // 雙精度浮點數
    Complex64            // 64位復數類型
    Complex128           // 128位復數類型
    Array                // 數組
    Chan                 // 通道
    Func                 // 函數
    Interface            // 接口
    Map                  // 映射
    Ptr                  // 指針
    Slice                // 切片
    String               // 字符串
    Struct               // 結構體
    UnsafePointer        // 底層指針
)

定義兩個指針類型和兩個結構體類型，通過反射來看它們的類型和種類。
package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)
type Myint int64
func reflectType(x interface{})  {
    v := reflect.TypeOf(x)
    //Go語言的反射中，數組、切片、map、指針等類型的變量，它們的.Name都是返回空
    fmt.Printf("type:%v Kind:%v\n",v.Name(),v.Kind())
}
func main() {
    var a *float32 //指針
    var b map[string]string  //map
    var c Myint  //自定義類型
    var d rune  //類型別名
    type person struct {
        name string
    }
    reflectType(a) //type: Kind:ptr
    reflectType(b) //type: Kind:map
    reflectType(c) //type:Myint Kind:int64
    reflectType(d)//type:int32 Kind:int32
    var p = person{name:"lili"}
    reflectType(p) //type:person Kind:struct
}

結果：
type: Kind:ptr
type: Kind:map
type:Myint Kind:int64
type:int32 Kind:int32
type:person Kind:struct

Process finished with exit code 0

3.3ValueOf

reflect.ValueOf()返回的是reflect.Value類型，其中包含了原始值的值信息。reflect.Value與原始值之間可以互相轉換。
reflect.Value類型提供了獲取原始值的方法如下：

3.4通過反射獲取值

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func reflectValue(x interface{})  {
    v := reflect.ValueOf(x)
    k := v.Kind()
    switch k {
    case reflect.Int64:
        // v.Int()從反射中獲取整型的原始值，然后通過int64()強制類型轉換
        fmt.Printf("type is int64, value is %d\n", int64(v.Int()))
    case reflect.Float32:
        // v.Float()從反射中獲取浮點型的原始值，然后通過float32()強制類型轉換
        fmt.Printf("type is float32, value is %f\n", float32(v.Float()))
    case reflect.Float64:
        // v.Float()從反射中獲取浮點型的原始值，然后通過float64()強制類型轉換
        fmt.Printf("type is float64, value is %f\n", float64(v.Float()))

    }
}
func main() {
    var a float32 = 3.14
    var b int64 = 100
    reflectValue(a) //type is float32, value is 3.140000
    reflectValue(b) //type is int64, value is 100

    //將int類型的原始值轉換為reflect.Value類型
    c := reflect.ValueOf(10)
    fmt.Println("type c:%T\n",c)
}

結果：
type is float32, value is 3.140000
type is int64, value is 100
type c:%T
 10

Process finished with exit code 0

3.5通過反射設置變量的值

想要在函數中通過反射修改變量的值，需要注意函數參數傳遞的是值拷貝，必須傳遞變量地址才能修改變量值。
反射中使用Elem()方法獲取指針對應的值。

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func reflectSetValue1(x interface{})  {
    v:=reflect.ValueOf(x)
    if v.Kind() == reflect.Int64{
        v.SetInt(200) //修改的是副本,reflect包會引發panic
    }
}
func reflectSetValue2(x interface{})  {
    v:=reflect.ValueOf(x)
    //反射中使用Element()方法獲取指針對應的值
    if v.Elem().Kind() == reflect.Int64{
        v.Elem().SetInt(200)
    }
}
func main() {
    var a int64 = 100
    //reflectSetValue1(a) ////panic: reflect: reflect.Value.SetInt using unaddressable value
    reflectSetValue2(&a)
    fmt.Println(a) //200
}

結果：
200

Process finished with exit code 0

3.6isNil()和isValid()

IsNil()常被用于判斷指針是否為空；IsValid()常被用于判定返回值是否有效。

isNil()
func (v Value) IsNil() bool
IsNil()報告v持有的值是否為nil。v持有的值的分類必須是通道、函數、接口、映射、指針、切片之一；否則IsNil函數會導致panic。

isValid()
func (v Value) IsValid() bool
IsValid()返回v是否持有一個值。如果v是Value零值會返回假，此時v除了IsValid、String、Kind之外的方法都會導致panic。

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    // *int類型空指針
    var a *int
    fmt.Println("var a *int IsNil:", reflect.ValueOf(a).IsNil())
    // nil值
    fmt.Println("nil IsValid:", reflect.ValueOf(nil).IsValid())
    // 實例化一個匿名結構體
    b := struct{}{}
    // 嘗試從結構體中查找"abc"字段
    fmt.Println("不存在的結構體成員:", reflect.ValueOf(b).FieldByName("abc").IsValid())
    // 嘗試從結構體中查找"abc"方法
    fmt.Println("不存在的結構體方法:", reflect.ValueOf(b).MethodByName("abc").IsValid())
    // map
    c := map[string]int{}
    // 嘗試從map中查找一個不存在的鍵
    fmt.Println("map中不存在的鍵：", reflect.ValueOf(c).MapIndex(reflect.ValueOf("娜扎")).IsValid())

}

結果：
var a *int IsNil: true
nil IsValid: false
不存在的結構體成員: false
不存在的結構體方法: false
map中不存在的鍵： false

Process finished with exit code 0

4.結構體反射

4.1與結構體相關的方法

任意值通過reflect.TypeOf()獲得反射對象信息后，如果他的類型時結構體，可以通過反射值對象reflect.type的NumField()和Field()方法獲得結構體成員的詳細信息。
reflect.Type中，與結構體成員相關的方法如下:

4.2StructField類型

上面介紹的方法中，有的返回值類型中含有StructField類型
StructField類型用來描述結構體中的字段信息。

type StructField struct {
    // Name是字段的名字。PkgPath是非導出字段的包路徑，對導出字段該字段為""。
    // 參見http://golang.org/ref/spec#Uniqueness_of_identifiers
    Name    string
    PkgPath string
    Type      Type      // 字段的類型
    Tag       StructTag // 字段的標簽
    Offset    uintptr   // 字段在結構體中的字節偏移量
    Index     []int     // 用于Type.FieldByIndex時的索引切片
    Anonymous bool      // 是否匿名字段
}

4.3結構體反射示例

當我們使用反射得到一個結構體數據之后，可以通過索引依次獲取其字段信息，也可以通過字段名去獲取指定的字段信息。

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type student struct {
    Name string `json:"name"`
    Score int `json:"score"`
}
func main() {
    stu1 := student{
        Name:  "lili",
        Score: 98,
    }
    t:=reflect.TypeOf(stu1)
    fmt.Println(t.Name(),t.Kind())

    //使用for循環遍歷結構體的所有字段信息
    for i:=0;i<t.NumField();i++{
        field := t.Field(i)
        fmt.Printf("name:%s index:%d type:%v json tag:%v\n", field.Name, field.Index, field.Type, field.Tag.Get("json"))
    }
    // 通過字段名獲取指定結構體字段信息
    if scoreField, ok := t.FieldByName("Score"); ok {
        fmt.Printf("name:%s index:%d type:%v json tag:%v\n", scoreField.Name, scoreField.Index, scoreField.Type, scoreField.Tag.Get("json"))
    }
}

結果：
student struct
name:Name index:[0] type:string json tag:name
name:Score index:[1] type:int json tag:score
name:Score index:[1] type:int json tag:score

Process finished with exit code 0

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type student struct {
    Name string `json:"name"`
    Score int `json:"score"`
}

// 給student添加兩個方法 Study和Sleep(注意首字母大寫)
func (s student) Study() string {
    msg := "好好學習，天天向上。"
    fmt.Println(msg)
    return msg
}

func (s student) Sleep() string {
    msg := "好好睡覺，快快長大。"
    fmt.Println(msg)
    return msg
}

func printMethod(x interface{}) {
    t := reflect.TypeOf(x)
    v := reflect.ValueOf(x)

    fmt.Println(t.NumMethod())
    for i := 0; i < v.NumMethod(); i++ {
        methodType := v.Method(i).Type()
        fmt.Printf("method name:%s\n", t.Method(i).Name)
        fmt.Printf("method type:%s\n", methodType)
        // 通過反射調用方法傳遞的參數必須是 []reflect.Value 類型
        var args = []reflect.Value{}
        v.Method(i).Call(args)
    }
}
func main() {
    var stu1 student
    printMethod(stu1)
}

結果：
2
method name:Sleep
method type:func() string
好好睡覺，快快長大。
method name:Study
method type:func() string
好好學習，天天向上。

Process finished with exit code 0

反射是一個強大并富有表現力的工具，能讓我們寫出更靈活的代碼。但是反射不應該被濫用，原因有以下三個。

1.基于反射的代碼是極其脆弱的，反射中的類型錯誤會在真正運行的時候才會引發panic，那很可能是在代碼寫完的很長時間之后。
2.大量使用反射的代碼通常難以理解。
3.反射的性能低下，基于反射實現的代碼通常比正常代碼運行速度慢一到兩個數量級。