八、golang基础之reflect反射

文章目录

一、interface 和反射
二、Golang的反射reflect
三、总结

先重复一遍反射三定律：

1.反射可以将“接口类型变量”转换为“反射类型对象”。
2.反射可以将“反射类型对象”转换为“接口类型变量”。
3.如果要修改“反射类型对象”，其值必须是“可写的”（settable）

下面详细说明了Golang的反射reflect的各种功能和用法，都附带有相应的示例，相信能够在工程应用中进行相应实践，总结一下就是：

反射可以大大提高程序的灵活性，使得interface{}有更大的发挥余地
反射必须结合interface才玩得转
变量的type要是concrete type的（也就是interface变量）才有反射一说
反射可以将“接口类型变量”转换为“反射类型对象”
反射使用 TypeOf 和 ValueOf 函数从接口中获取目标对象信息
反射可以将“反射类型对象”转换为“接口类型变量
reflect.value.Interface().(已知的类型)
遍历reflect.Type的Field获取其Field
反射可以修改反射类型对象，但是其值必须是“addressable”
想要利用反射修改对象状态，前提是 interface.data 是 settable,即 pointer-interface
通过反射可以“动态”调用方法
因为Golang本身不支持模板，因此在以往需要使用模板的场景下往往就需要使用反射(reflect)来实现

一、interface 和反射

在讲反射之前，先来看看Golang关于类型设计的一些原则

变量包括（type, value）两部分

理解这一点就知道为什么nil != nil了
type 包括 static type和concrete type，简单来说 static type是你在编码是看见的类型(如int、string)，concrete type是runtime系统看见的类型

类型断言能否成功，取决于变量的concrete type，而不是static type. 因此，一个 reader变量如果它的concrete type也实现了write方法的话，它也可以被类型断言为writer。

接下来要讲的反射，就是建立在类型之上的，Golang的指定类型的变量的类型是静态的（也就是指定int、string这些的变量，它的type是static type），在创建变量的时候就已经确定，反射主要与Golang的interface类型相关（它的type是concrete type），只有interface类型才有反射一说。

二、Golang的反射reflect

（一）reflect的基本功能TypeOf和ValueOf

既然反射就是用来检测存储在接口变量内部(值value；类型concrete type) pair对的一种机制。
那么在Golang的reflect反射包中有什么样的方式可以让我们直接获取到变量内部的信息呢？
它提供了两种类型（或者说两个方法）让我们可以很容易的访问接口变量内容，分别是reflect.ValueOf() 和 reflect.TypeOf()，看看官方的解释：

// ValueOf returns a new Value initialized to the concrete value
// stored in the interface i.  ValueOf(nil) returns the zero 
func ValueOf(i interface{}) Value {...}

翻译一下：ValueOf用来获取输入参数接口中的数据的值，如果接口为空则返回0


// TypeOf returns the reflection Type that represents the dynamic type of i.
// If i is a nil interface value, TypeOf returns nil.
func TypeOf(i interface{}) Type {...}

翻译一下：TypeOf用来动态获取输入参数接口中的值的类型，如果接口为空则返回nil

reflect.TypeOf()是获取pair中的type，reflect.ValueOf()获取pair中的value，示例如下：

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

func main() {
	var num float64 = 1.2345

	fmt.Println("type: ", reflect.TypeOf(num))
	fmt.Println("value: ", reflect.ValueOf(num))
}

运行结果:
type:  float64
value:  1.2345

说明
reflect.TypeOf：直接给到了我们想要的type类型，如float64、int、各种pointer、struct 等等真实的类型。

reflect.ValueOf：直接给到了我们想要的具体的值，如1.2345这个具体数值，或者类似&{1 “Allen.Wu” 25} 这样的结构体struct的值。

也就是说明反射可以将“接口类型变量”转换为“反射类型对象”，反射类型指的是reflect.Type和reflect.Value这两种。

（二）从relfect.Value中获取接口interface的信息

当执行reflect.ValueOf(interface)之后，就得到了一个类型为”relfect.Value”变量，可以通过它本身的Interface()方法获得接口变量的真实内容，然后可以通过类型判断进行转换，转换为原有真实类型。不过，我们可能是已知原有类型，也有可能是未知原有类型，因此，下面分两种情况进行说明。

已知原有类型【进行“强制转换”】
已知类型后转换为其对应的类型的做法如下，直接通过Interface方法然后强制转换，如下：

realValue := value.Interface().(已知的类型)

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

func main() {
	var num float64 = 1.2345

	pointer := reflect.ValueOf(&num)
	value := reflect.ValueOf(num)

	// 可以理解为“强制转换”，但是需要注意的时候，转换的时候，如果转换的类型不完全符合，则直接panic
	// Golang 对类型要求非常严格，类型一定要完全符合
	// 如下两个，一个是*float64，一个是float64，如果弄混，则会panic
	convertPointer := pointer.Interface().(*float64)
	convertValue := value.Interface().(float64)

	fmt.Println(convertPointer)
	fmt.Println(convertValue)
}

运行结果：
0xc42000e238
1.2345

说明：

转换的时候，如果转换的类型不完全符合，则直接panic，类型要求非常严格！
转换的时候，要区分是指针还是指
也就是说反射可以将“反射类型对象”再重新转换为“接口类型变量”

（三）未知原有类型【遍历探测其Filed】

很多情况下，我们可能并不知道其具体类型，那么这个时候，该如何做呢？需要我们进行遍历探测其Filed来得知，示例如下:

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

type User struct {
	Id   int
	Name string
	Age  int
}

func (u User) ReflectCallFunc() {
	fmt.Println("Allen.Wu ReflectCallFunc")
}

func main() {

	user := User{1, "Allen.Wu", 25}

	DoFiledAndMethod(user)

}

// 通过接口来获取任意参数，然后一一揭晓
func DoFiledAndMethod(input interface{}) {

	getType := reflect.TypeOf(input)
	fmt.Println("get Type is :", getType.Name())

	getValue := reflect.ValueOf(input)
	fmt.Println("get all Fields is:", getValue)

	// 获取方法字段
	// 1. 先获取interface的reflect.Type，然后通过NumField进行遍历
	// 2. 再通过reflect.Type的Field获取其Field
	// 3. 最后通过Field的Interface()得到对应的value
	for i := 0; i < getType.NumField(); i++ {
		field := getType.Field(i)
		value := getValue.Field(i).Interface()
		fmt.Printf("%s: %v = %v\n", field.Name, field.Type, value)
	}

	// 获取方法
	// 1. 先获取interface的reflect.Type，然后通过.NumMethod进行遍历
	for i := 0; i < getType.NumMethod(); i++ {
		m := getType.Method(i)
		fmt.Printf("%s: %v\n", m.Name, m.Type)
	}
}

运行结果：
get Type is : User
get all Fields is: {1 Allen.Wu 25}
Id: int = 1
Name: string = Allen.Wu
Age: int = 25
ReflectCallFunc: func(main.User)

说明
通过运行结果可以得知获取未知类型的interface的具体变量及其类型的步骤为：

先获取interface的reflect.Type，然后通过NumField进行遍历
再通过reflect.Type的Field获取其Field
最后通过Field的Interface()得到对应的value

通过运行结果可以得知获取未知类型的interface的所属方法（函数）的步骤为：

先获取interface的reflect.Type，然后通过NumMethod进行遍历
再分别通过reflect.Type的Method获取对应的真实的方法（函数）
最后对结果取其Name和Type得知具体的方法名
也就是说反射可以将“反射类型对象”再重新转换为“接口类型变量”
struct 或者 struct 的嵌套都是一样的判断处理方式

（四）通过reflect.Value设置实际变量的值

reflect.Value是通过reflect.ValueOf(X)获得的，只有当X是指针的时候，才可以通过reflec.Value修改实际变量X的值，即：要修改反射类型的对象就一定要保证其值是“addressable”的。

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

func main() {

	var num float64 = 1.2345
	fmt.Println("old value of pointer:", num)

	// 通过reflect.ValueOf获取num中的reflect.Value，注意，参数必须是指针才能修改其值
	pointer := reflect.ValueOf(&num)
	newValue := pointer.Elem()

	fmt.Println("type of pointer:", newValue.Type())
	fmt.Println("settability of pointer:", newValue.CanSet())

	// 重新赋值
	newValue.SetFloat(77)
	fmt.Println("new value of pointer:", num)

	
	// 如果reflect.ValueOf的参数不是指针，会如何？
	pointer = reflect.ValueOf(num)
	//newValue = pointer.Elem() // 如果非指针，这里直接panic，“panic: reflect: call of reflect.Value.Elem on float64 Value”
}

运行结果：
old value of pointer: 1.2345
type of pointer: float64
settability of pointer: true
new value of pointer: 77

说明：

需要传入的参数是* float64这个指针，然后可以通过pointer.Elem()去获取所指向的Value，注意一定要是指针。
如果传入的参数不是指针，而是变量，那么
通过Elem获取原始值对应的对象则直接panic
通过CanSet方法查询是否可以设置返回false
newValue.CantSet()表示是否可以重新设置其值，如果输出的是true则可修改，否则不能修改，修改完之后再进行打印发现真的已经修改了。
reflect.Value.Elem() 表示获取原始值对应的反射对象，只有原始对象才能修改，当前反射对象是不能修改的
也就是说如果要修改反射类型对象，其值必须是“addressable”【对应的要传入的是指针，同时要通过Elem方法获取原始值对应的反射对象】
struct 或者 struct 的嵌套都是一样的判断处理方式

三、总结

上述详细说明了Golang的反射reflect的各种功能和用法，都附带有相应的示例，相信能够在工程应用中进行相应实践，总结一下就是：

反射可以大大提高程序的灵活性，使得interface{}有更大的发挥余地

反射必须结合interface才玩得转变量的type要是concrete type的（也就是interface变量）才有反射一说

反射可以将“接口类型变量”转换为“反射类型对象”

反射使用 TypeOf 和 ValueOf 函数从接口中获取目标对象信息
反射可以将“反射类型对象”转换为“接口类型变量

reflect.value.Interface().(已知的类型)
遍历reflect.Type的Field获取其Field
反射可以修改反射类型对象，但是其值必须是“addressable”

想要利用反射修改对象状态，前提是 interface.data 是 settable,即 pointer-interface
通过反射可以“动态”调用方法

因为Golang本身不支持模板，因此在以往需要使用模板的场景下往往就需要使用反射(reflect)来实现。