Go语言中变量分为两部分：

  • 类型信息：预先定义好的元信息
  • 值信息：程序运行过程中可动态变化的

反射介绍#

反射是指在程序运行期对程序本身进行访问和修改的能力。程序编译时，变量将被转换为内存地址，变量名不会被编译器写入到可执行部分。这就是说程序运行时无法获取自身的信息。而支持反射的语言可以在程序编译期将变量的反射信息，如字段名称、类型信息、结构体信息等整合到可执行文件中，并给程序提供接口访问反射信息，这样就可以在程序运行期获取类型的反射信息，并且有能力修改它们。

Go语言运行期使用 reflect 包访问程序的反射信息。reflect 包实现了运行时反射，允许程序操作任意类型的对象。典型用法是用 interface{} 保存一个值，通过调用 TypeOf 获取其动态类型信息，返回一个Type 类型值。调用 ValueOf 函数返回一个Value类型值，该值代表运行时的数据。

Go的反射系统无法获取到一个可执行文件空间中或者是一个包中的所有类型信息，需要配合使用标准库中对应的词法、语法解析器和抽象语法树（AST）对源码进行扫描后才能获得。

reflect包#

Go语言的反射机制中，任何接口值都由是 一个具体类型 和 具体类型的值 两部分组成的。 Go语言中反射的相关功能由内置的 reflect 包提供，任意接口值在反射中都可以理解为由 reflect.Type 和 reflect.Value 两部分组成，并且 reflect 包提供了 reflect.TypeOf 和 reflect.ValueOf 两个函数来获取任意对象的Value 和 Type 。

type name/type kind#

反射中关于类型划分为两种：类型（Type）和种类（Kind）。因为在Go语言中可以使用type关键字构造很多自定义类型，种类（Kind） 指的是对象归属的品种，类型（Type) 指的是系统原生数据类型。比如 map[string]int64 与 map[string]interface{} 它们的类型并不一样，但是都属于map这个种类。

举个例子，定义了两个指针类型和两个结构体类型，通过反射查看它们的类型和种类：

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

type myInt int64

func reflectType(x interface{}) {
	t := reflect.TypeOf(x)
	fmt.Printf("type:%v kind:%v\n", t.Name(), t.Kind())
}

func main() {
	var a *float32 // 指针
	var b myInt    // 自定义类型
	var c rune     // 类型别名
	reflectType(a) // type: kind:ptr
	reflectType(b) // type:myInt kind:int64
	reflectType(c) // type:int32 kind:int32

	type person struct {
		name string
		age  int
	}
	type book struct{ title string }
	var d = person{
		name: "沙河小王子",
		age:  18,
	}
	var e = book{title: "《跟小王子学Go语言》"}
	reflectType(d) // type:person kind:struct
	reflectType(e) // type:book kind:struct
}

注意：Go语言的反射中像数组、切片、Map、指针等类型的变量，它们的.Name()都是返回空。

reflect 包中定义的Kind类型如下：

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
)

TypeOf#

Go语言中使用 reflect.TypeOf() 可以获得任意值的类型对象（reflect.Type），程序通过类型对象可以访问任意值的类型信息。

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) // type:float32
	var b int64 = 100
	reflectType(b) // type:int64
}

ValueOf#

Go语言中使用 reflect.ValueOf()返回的是 reflect.Value 类型，其中包含了原始值的值信息。reflect.Value与原始值之间可以互相转换。

方法说明
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

通过反射获取值#

// reflect.ValueOf()可以获取reflect.Value类型，其中包含了原始值的值信息
func reflectValue(x interface{}) {
	v := reflect.ValueOf(x)
	k := v.Kind()
	switch k {
	case reflect.Int64:
		// v.Int()从反射中获取整型的原始值，然后通过int64()强制类型转换
		fmt.Printf("type is int64, value is %d\n", int64(v.Int()))
	case reflect.Float32:
		// v.Float()从反射中获取浮点型的原始值，然后通过float32()强制类型转换
		fmt.Printf("type is float32, value is %f\n", float32(v.Float()))
	case reflect.Float64:
		// v.Float()从反射中获取浮点型的原始值，然后通过float64()强制类型转换
		fmt.Printf("type is float64, value is %f\n", float64(v.Float()))
	}
}

// 通过反射获取对象的值reflect.Value
func getValue() {
	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
	// 将int类型的原始值转换为reflect.Value类型
	c := reflect.ValueOf(10)
	fmt.Printf("type c :%T\n", c) // type c :reflect.Value
}

通过反射设置值#

如果想在函数中通过反射修改变量的值时需要注意：函数参数传递的是值拷贝，必须传递变量地址才能修改变量值。反射中使用专有的Elem()方法来获取指针对应的值。

// 通过反射设置值时如果函数参数传递的是值拷贝
func reflectSetValue1(x interface{}) {
	v := reflect.ValueOf(x)
	fmt.Printf("value:%v,kind:%v", v, v.Kind())
	if v.Kind() == reflect.Int64 {
		v.SetInt(200) // 修改的是副本,reflect包会引发panic
	}
}

// 通过反射设置值时必须传递变量地址才能修改变量值
func reflectSetValue2(x interface{}) {
	v := reflect.ValueOf(x)
	// 反射中使用 Elem()方法获取指针对应的值
	if v.Elem().Kind() == reflect.Int64 {
		v.Elem().SetInt(200)
	}
}

func setValue() {
	var a int64 = 100
	// reflectSetValue1(a) //panic: reflect: reflect.Value.SetInt using unaddressable value
	reflectSetValue2(&a)
	fmt.Println(a)
}

isNil()#

func (v Value) IsNil() bool

IsNil() 判断 v 持有的值是否为 nil 。v持有的值的分类必须是通道、函数、接口、映射、指针、切片之一，否则会导致panic

isValid()#

func (v Value) IsValid() bool

IsValid() 判断否持有一个值。如果 v 是 Value 零值会返回 false ，此时v除了IsValid、String、Kind之外的方法都会导致panic

代码示例#

IsNil() 常被用于判断指针是否为空；IsValid() 常被用于判定返回值是否有效。

func isNilAndisValid() {
	// *int类型空指针
	var a *int
	fmt.Println("var a *int IsNil:", reflect.ValueOf(a).IsNil())
	// nil值
	fmt.Println("nil IsValid:", reflect.ValueOf(nil).IsValid())

	// 实例化一个匿名结构体
	b := struct{}{}
	// 尝试从结构体中查找"abc"字段
	fmt.Println("不存在的结构体成员:", reflect.ValueOf(b).FieldByName("abc").IsValid())
	// 尝试从结构体中查找"abc"方法
	fmt.Println("不存在的结构体方法:", reflect.ValueOf(b).MethodByName("abc").IsValid())

	// map
	c := map[string]int{}
	// 尝试从map中查找一个不存在的键
	fmt.Println("map中不存在的键：", reflect.ValueOf(c).MapIndex(reflect.ValueOf("wang")).IsValid())
}

结构体反射#

任意值通过 reflect.TypeOf() 获得反射对象信息后，如果它的类型是结构体，可以通过反射值对象（reflect.Type）的 NumField() 和 Field() 方法获得结构体成员的详细信息。reflect.Type 中与获取结构体成员相关的的方法如下：

方法说明
Field(i int) StructField返回索引对应的结构体字段信息
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信息
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，返回字段信息
FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField,bool)根据传入的匹配函数匹配需要的字段
NumMethod() int返回该类型的方法集中方法的数目
Method(int) Method返回该类型方法集中的第i个方法
MethodByName(string)(Method, bool)根据方法名返回该类型方法集中的方法

StructField 类型用来描述结构体中的一个字段的信息。定义如下：

type StructField struct {
    // Name是字段的名字。PkgPath是非导出字段的包路径，对导出字段该字段为""。
    // 参见http://golang.org/ref/spec#Uniqueness_of_identifiers
    Name    string
    PkgPath string
    Type      Type      // 字段的类型
    Tag       StructTag // 字段的标签
    Offset    uintptr   // 字段在结构体中的字节偏移量
    Index     []int     // 用于Type.FieldByIndex时的索引切片
    Anonymous bool      // 是否匿名字段
}

代码示例：当使用反射得到一个结构体数据之后可以通过索引依次获取其字段信息，也可以通过字段名去获取指定的字段信息。

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

func main() {
	stu1 := student{
		Name:  "小王子",
		Score: 90,
	}

	t := reflect.TypeOf(stu1)
	fmt.Println(t.Name(), t.Kind()) // student struct
	// 通过for循环遍历结构体的所有字段信息
	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"))
	}

	// 通过字段名获取指定结构体字段信息
	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"))
	}
}

编写函数 printMethod(s interface{}) 遍历打印s包含的方法：

// 给student添加两个方法 Study和Sleep(注意首字母大写,小写表示不可导出反射无法读取到)
func (s student) Study() string {
	msg := "好好学习，天天向上。"
	fmt.Println(msg)
	return msg
}

func (s student) Sleep() string {
	msg := "好好睡觉，快快长大。"
	fmt.Println(msg)
	return msg
}

// 反射获取结构体方法并调用
func printMethod(x interface{}) {
	rType := reflect.TypeOf(x)

	rValue := reflect.ValueOf(x)

	fmt.Println(rType.NumMethod())
	for i := 0; i < rValue.NumMethod(); i++ {
		methodType := rValue.Method(i).Type()
		fmt.Printf("method name:%s\n", rType.Method(i).Name)
		fmt.Printf("method:%s\n", methodType)

		// 通过反射调用方法传递的参数必须是 []reflect.Value 类型
		var args = []reflect.Value{}
		rValue.Method(i).Call(args)
	}
}
2
method name:Sleep   
method:func() string
好好睡觉，快快长大。
method name:Study   
method:func() string
好好学习，天天向上。

总结#

使用反射可以写出更灵活的代码。但是反射不应该被滥用，原因有以下三个：

  1. 基于反射的代码是极其脆弱的，反射中的类型错误会在真正运行的时候才会引发 panic 而不是在编译期
  2. 大量使用反射的代码通常难以理解
  3. 反射的性能低下，基于反射实现的代码通常比正常代码运行速度慢一到两个数量级
Backward 09指针 11结构体 Forward