Golang中反射怎么應用

本文小編為大家詳細介紹“Golang中反射怎么應用”，內容詳細，步驟清晰，細節處理妥當，希望這篇“Golang中反射怎么應用”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學習新知識吧。

引言

首先來一段簡單的代碼邏輯熱身，下面的代碼大家覺得應該會打印什么呢？

type OKR struct {
   id      int
   content string
}
func getOkrDetail(ctx context.Context, okrId int) (*OKR, *okrErr.OkrErr) {
   return &OKR{id: okrId, content: fmt.Sprint(rand.Int63())}, nil
}
func getOkrDetailV2(ctx context.Context, okrId int) (*OKR, okrErr.OkrError) {
   if okrId == 2{
      return nil, okrErr.OKRNotFoundError
   }
   return &OKR{id: okrId, content: fmt.Sprint(rand.Int63())}, nil
}
func paperOkrId(ctx context.Context) (int, error){
   return 1, nil
}
func Test001(ctx context.Context) () {
   var okr *OKR
   okrId, err := paperOkrId(ctx)
   if err != nil{
      fmt.Println("####   111   ####")
   }
   okr, err = getOkrDetail(ctx, okrId)
   if err != nil {
      fmt.Println("####   222   ####")
   }
   okr, err = getOkrDetailV2(ctx, okrId)
   if err != nil {
      fmt.Println("####   333   ####")
   }
   okr, err = getOkrDetailV2(ctx, okrId + 1)
   if err != nil {
      fmt.Println("####   444   ####")
   }
   fmt.Println("####   555   ####")
   fmt.Printf("%v", okr)
}
func main() {
   Test001(context.Background())
}

Golang類型設計原則

在講反射之前，先來看看 Golang 關于類型設計的一些原則

• 在 Golang 中變量包括（type, value）兩部分

• 理解這一點就能解決上面的簡單問題了

• type 包括 static type 和 concrete type. 簡單來說 static type 是你在編碼是看見的類型(如 int、string)，concrete type 是 runtime 系統看見的類型。類型斷言能否成功，取決于變量的 concrete type，而不是 static type.

接下來要說的反射，就是能夠在運行時更新變量和檢查變量的值、調用變量的方法和變量支持的內在操作，而不需要在編譯時就知道這些變量的具體類型。這種機制被稱為反射。Golang 的基礎類型是靜態的（也就是指定 int、string 這些的變量，它的 type 是 static type），在創建變量的時候就已經確定，反射主要與 Golang 的 interface 類型相關（它的 type 是 concrete type），只有運行時 interface 類型才有反射一說。

Golang 中為什么要使用反射/什么場景可以（應該）使用反射

當程序運行時， 我們獲取到一個 interface 變量， 程序應該如何知道當前變量的類型，和當前變量的值呢？

當然我們可以有預先定義好的指定類型， 但是如果有一個場景是我們需要編寫一個函數，能夠處理一類共性邏輯的場景，但是輸入類型很多，或者根本不知道接收參數的類型是什么，或者可能是沒約定好；

也可能是傳入的類型很多，這些類型并不能統一表示。

這時反射就會用的上了，典型的例子如：json.Marshal。

再比如說有時候需要根據某些條件決定調用哪個函數，比如根據用戶的輸入來決定。這時就需要對函數和函數的參數進行反射，在運行期間動態地執行函數。

舉例場景：

比如我們需要將一個 struct 執行某種操作（用格式化打印代替），這種場景下我們有多種方式可以實現，比較簡單的方式是：switch case

func Sprint(x interface{}) string {
    type stringer interface {
        String() string
    }
    switch x := x.(type) {
    case stringer:
        return x.String()
    case string:
        return x
    case int:
        return strconv.Itoa(x)
    // int16, uint32...
    case bool:
        if x {
            return "true"
        }
        return "false"
    default:
        return "wrong parameter type"
    }
}
type permissionType int64

但是這種簡單的方法存在一個問題， 當增加一個場景時，比如需要對 slice 支持，則需要在增加一個分支，這種增加是無窮無盡的，每當我需要支持一種類型，哪怕是自定義類型， 本質上是 int64 也仍然需要增加一個分支。

反射的基本用法

在 Golang 中為我們提供了兩個方法，分別是 reflect.ValueOf  和 reflect.TypeOf，見名知意這兩個方法分別能幫我們獲取到對象的值和類型。Valueof 返回的是 Reflect.Value 對象，是一個 struct,而 typeof 返回的是 Reflect.Type 是一個接口。我們只需要簡單的使用這兩個進行組合就可以完成多種功能。

type GetOkrDetailResp struct {
   OkrId   int64
   UInfo   *UserInfo
   ObjList []*ObjInfo
}
type ObjInfo struct {
   ObjId int64
   Content string
}
type UserInfo struct {
   Name         string
   Age          int
   IsLeader     bool
   Salary       float64
   privateFiled int
}
// 利用反射創建struct
func NewUserInfoByReflect(req interface{})*UserInfo{
  if req == nil{
    return nil
  }
   reqType :=reflect.TypeOf(req)
  if reqType.Kind() == reflect.Ptr{
      reqType = reqType.Elem()
   }
   return reflect.New(reqType).Interface().(*UserInfo)
}
// 修改struct 字段值
func ModifyOkrDetailRespData(req interface{}) {
   reqValue :=reflect.ValueOf(req).Elem()
   fmt.Println(reqValue.CanSet())
   uType := reqValue.FieldByName("UInfo").Type().Elem()
   fmt.Println(uType)
   uInfo := reflect.New(uType)
   reqValue.FieldByName("UInfo").Set(uInfo)
}
// 讀取 struct 字段值，并根據條件進行過濾
func FilterOkrRespData(reqData interface{}, objId int64){
// 首先獲取req中obj slice 的value
for i := 0 ; i < reflect.ValueOf(reqData).Elem().NumField(); i++{
      fieldValue := reflect.ValueOf(reqData).Elem().Field(i)
if fieldValue.Kind() != reflect.Slice{
continue
      }
      fieldType := fieldValue.Type() // []*ObjInfo
      sliceType := fieldType.Elem() // *ObjInfo
      slicePtr := reflect.New(reflect.SliceOf(sliceType)) // 創建一個指向 slice 的指針
      slice := slicePtr.Elem()
      slice.Set(reflect.MakeSlice(reflect.SliceOf(sliceType), 0, 0))  // 將這個指針指向新創建slice
// 過濾所有objId == 當前objId 的struct
for i := 0 ;i < fieldValue.Len(); i++{
if fieldValue.Index(i).Elem().FieldByName("ObjId").Int() != objId {
continue
         }
         slice = reflect.Append(slice, fieldValue.Index(i))
      }
// 將resp 的當前字段設置為過濾后的slice
      fieldValue.Set(slice)
   }
}
func Test003(){
// 利用反射創建一個新的對象
var uInfo *UserInfo
   uInfo = NewUserInfoByReflect(uInfo)
   uInfo = NewUserInfoByReflect((*UserInfo)(nil))
// 修改resp 返回值里面的 user info 字段（初始化）
   reqData1 := new(GetOkrDetailResp)
   fmt.Println(reqData1.UInfo)
   ModifyOkrDetailRespData(reqData1)
   fmt.Println(reqData1.UInfo)
// 構建請求參數
   reqData := &GetOkrDetailResp{OkrId: 123}
   for i := 0; i < 10; i++{
      reqData.ObjList = append(reqData.ObjList, &ObjInfo{ObjId: int64(i), Content: fmt.Sprint(i)})
   }
// 輸出過濾前結果
   fmt.Println(reqData)
// 對respData進行過濾操作
   FilterOkrRespData(reqData, 6)
// 輸出過濾后結果
   fmt.Println(reqData)
}

反射的性能分析與優缺點

大家都或多或少聽說過反射性能偏低，使用反射要比正常調用要低幾倍到數十倍，不知道大家有沒有思考過反射性能都低在哪些方面，我先做一個簡單分析，通過反射在獲取或者修改值內容時，多了幾次內存引用，多繞了幾次彎，肯定沒有直接調用某個值來的迅速，這個是反射帶來的固定性能損失，還有一方面的性能損失在于，結構體類型字段比較多時，要進行遍歷匹配才能獲取對應的內容。

下面就根據反射具體示例來分析性能：

測試反射結構體初始化

// 測試結構體初始化的反射性能
func Benchmark_Reflect_New(b *testing.B) {
   var tf *TestReflectField
   t := reflect.TypeOf(TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      tf = reflect.New(t).Interface().(*TestReflectField)
   }
   _ = tf
}
// 測試結構體初始化的性能
func Benchmark_New(b *testing.B) {
   var tf *TestReflectField
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      tf = new(TestReflectField)
   }
   _ = tf
}

運行結果：

可以看出，利用反射初始化結構體和直接使用創建 new 結構體是有性能差距的，但是差距不大，不到一倍的性能損耗，看起來對于性能來說損耗不是很大，可以接受。

測試結構體字段讀取/賦值

// ---------    ------------  字段讀  ----------- ----------- -----------
// 測試反射讀取結構體字段值的性能
func Benchmark_Reflect_GetField(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   var r int64
   temp := reflect.ValueOf(tf).Elem()
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      r = temp.Field(1).Int()
   }
   _ = tf
   _ = r
}
// 測試反射讀取結構體字段值的性能
func Benchmark_Reflect_GetFieldByName(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   temp := reflect.ValueOf(tf).Elem()
   var r int64
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      r = temp.FieldByName("Age").Int()
   }
   _ = tf
   _ = r
}
// 測試結構體字段讀取數據的性能
func Benchmark_GetField(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   tf.Age = 1995
   var r int
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      r = tf.Age
   }
   _ = tf
   _ = r
}
// ---------    ------------  字段寫  ----------- ----------- -----------
// 測試反射設置結構體字段的性能
func Benchmark_Reflect_Field(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   temp := reflect.ValueOf(tf).Elem()
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      temp.Field(1).SetInt(int64(25))
   }
   _ = tf
}
// 測試反射設置結構體字段的性能
func Benchmark_Reflect_FieldByName(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   temp := reflect.ValueOf(tf).Elem()
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      temp.FieldByName("Age").SetInt(int64(25))
   }
   _ = tf
}
// 測試結構體字段設置的性能
func Benchmark_Field(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      tf.Age = i
   }
   _ = tf
}

測試結果：

從上面可以看出，通過反射進行 struct 字段讀取耗時是直接讀取耗時的百倍。直接對實例變量進行賦值每次 0.5 ns，性能是通過反射操作實例指定位置字段的10 倍左右。

使用 FieldByName("Age") 方法性能比使用 Field(1) 方法性能要低十倍左右，看代碼的話我們會發現，FieldByName 是通過遍歷匹配所有的字段，然后比對字段名稱，來查詢其在結構體中的位置，然后通過位置進行賦值，所以性能要比直接使用 Field(index) 低上很多。

建議：

• 如果不是必要盡量不要使用反射進行操作， 使用反射時要評估好引入反射對接口性能的影響。

• 減少使用 FieldByName 方法。在需要使用反射進行成員變量訪問的時候，盡可能的使用成員的序號。如果只知道成員變量的名稱的時候，看具體代碼的使用場景，如果可以在啟動階段或在頻繁訪問前，通過 TypeOf() 、Type.FieldByName() 和 StructField.Index 得到成員的序號。注意這里需要的是使用的是 reflect.Type 而不是 reflect.Value，通過 reflect.Value 是得不到字段名稱的。

測試結構體方法調用

// 測試通過結構體訪問方法性能
func BenchmarkMethod(b *testing.B) {
   t := &TestReflectField{}
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      t.Func0()
   }
}
// 測試通過序號反射訪問無參數方法性能
func BenchmarkReflectMethod(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.Method(0).Call(nil)
   }
}
// 測試通過名稱反射訪問無參數方法性能
func BenchmarkReflectMethodByName(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.MethodByName("Func0").Call(nil)
   }
}
// 測試通過反射訪問有參數方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithArgs(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.Method(1).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(i)})
   }
}
// 測試通過反射訪問結構體參數方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithArgs_Mul(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.Method(2).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(TestReflectField{})})
   }
}
// 測試通過反射訪問接口參數方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithArgs_Interface(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      var tf TestInterface = &TestReflectField{}
      v.Method(3).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(tf)})
   }
}
// 測試訪問多參數方法性能
func BenchmarkMethod_WithManyArgs(b *testing.B) {
   s := &TestReflectField{}
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      s.Func4(i, i, i, i, i, i)
   }
}
// 測試通過反射訪問多參數方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithManyArgs(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   va := make([]reflect.Value, 0)
   for i := 1; i <= 6; i++ {
      va = append(va, reflect.ValueOf(i))
   }
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.Method(4).Call(va)
   }
}
// 測試訪問有返回值的方法性能
func BenchmarkMethod_WithResp(b *testing.B) {
   s := &TestReflectField{}
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      _ = s.Func5()
   }
}
// 測試通過反射訪問有返回值的方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithResp(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      _ = v.Method(5).Call(nil)[0].Int()
   }
}

這個測試結果同上面的分析相同

優缺點

優點：

• 反射提高了程序的靈活性和擴展性，降低耦合性，提高自適應能力。

• 合理利用反射可以減少重復代碼

缺點：

• 與反射相關的代碼，經常是難以閱讀的。在軟件工程中，代碼可讀性也是一個非常重要的指標。

• Go 語言作為一門靜態語言，編碼過程中，編譯器能提前發現一些類型錯誤，但是對于反射代碼是無能為力的。所以包含反射相關的代碼，很可能會運行很久，才會出錯，這時候經常是直接 panic，可能會造成嚴重的后果。

• 反射對性能影響還是比較大的，比正常代碼運行速度慢一到兩個數量級。所以，對于一個項目中處于運行效率關鍵位置的代碼，盡量避免使用反射特性。

反射在 okr 中的簡單應用

func OkrBaseMW(next endpoint.EndPoint) endpoint.EndPoint {
   return func(ctx context.Context, req interface{}) (resp interface{}, err error) {
      if req == nil {
         return next(ctx, req)
      }
      requestValue := reflect.ValueOf(req)
      // 若req為指針，則轉換為非指針值
      if requestValue.Type().Kind() == reflect.Ptr {
         requestValue = requestValue.Elem()
      }
      // 若req的值不是一個struct，則不注入
      if requestValue.Type().Kind() != reflect.Struct {
         return next(ctx, req)
      }
      if requestValue.IsValid() {
         okrBaseValue := requestValue.FieldByName("OkrBase")
         if okrBaseValue.IsValid() && okrBaseValue.Type().Kind() == reflect.Ptr {
            okrBase, ok := okrBaseValue.Interface().(*okrx.OkrBase)
            if ok {
               ctx = contextWithUserInfo(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithLocaleInfo(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithUserAgent(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithCsrfToken(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithReferer(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithXForwardedFor(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithHost(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithURI(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithSession(ctx, okrBase)
            }
         }
      }
      return next(ctx, req)
   }
}

讀到這里，這篇“Golang中反射怎么應用”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。