golang碎片整理之反射

本文介紹go語言反射的意義和基本使用。

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。

反射的介紹

反射是指在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在程序編譯期將變量的反射信息，如字段名稱，類型信息、結構體信息等整合到可執行文件中，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。
在上一篇博客中我們介紹了空接口。空接口可以存儲任意類型的變量，那我們如何知道這個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。

reflect包

在go語言的反射機制中，任何一個接口值都由是一個具體類型和一個具體類型的值 兩部分組成的。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。

TypeOf

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。

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 int64 = 100
    reflectType(b)
}

type name 和 type kind

在反射中關于類型還劃分為兩種：類型 和 種類。因為在go語言中我們可以使用type關鍵字構造很多自定義的類型，而種類就是指底層的類型，但是在反射中，當需要分區指針、結構體等大品種的類型時，就會用到種類。舉個例子，我們定義了兩個指針類型和兩個結構體類型，通過反射查看它們的類型和種類。

type myInt int64

func reflectType(x interface{}) {
    v := reflect.TypeOf(x)
    fmt.Printf("type:%v kind:%v\n", v.Name(), v.Kind())
}
func main() {
    var a *float32
    var b myInt
    var c rune
    reflectType(a)
    reflectType(b)
    reflectType(c)
    type person struct {
        name string
        age  int
    }
    type book struct {
        title string
    }
    var d = person{
        name: "幣圈小王子",
        age:  18,
    }
    var e = book{title: "《跟小王子學go》"}
    reflectType(d)
    reflectType(e)
}

go語言中的反射中像數組、切片、Map、指針等類型的變量，它們的.Name()都是返回空。
在reflect包定義的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
)

ValueOf

reflect.ValueOf()返回的是reflect.Value類型，其中包括了原始值的值信息。reflect.Value與原始值之間可以互相切換。
reflect.Value類型提供獲取原始值的方法如下：

通過反射獲取值

func reflectValue(x interface{}) {
    v := reflect.ValueOf(x)
    k := v.Kind()
    switch k {
    case reflect.Int64:
        fmt.Printf("type is int64,value is %d\n", int64(v.Int()))
    case reflect.Float32:
        fmt.Printf("type is float32, value is %f\n", float32(v.Float()))
    case reflect.Float64:
        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)
    reflectValue(b)
    c := reflect.ValueOf(10)
    fmt.Printf("type c:%T\n", c)
}

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。而反射中使用專有的Elem()方法來獲取指針對應的值。

func reflectSetValue1(x interface{}) {
    v := reflect.ValueOf(x)
    if v.Kind() == reflect.Int64 {
        v.SetInt(200)
    }
}
func reflectSetValue2(x interface{}) {
    v := reflect.ValueOf(x)
    if v.Elem().Kind() == reflect.Int64 {
        v.Elem().SetInt(200)
    }
}
func main() {
    var a int64 = 100
    reflectSetValue2(&a)
    fmt.Println(a)
}

isNil() 和 isValid()

isNil()

func (v Value) IsNil() bool

IsNil()報告v持有的值是否為nil。v持有的值得分類必須是通道、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時否持有一個值。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.

舉個例子

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

func main() {
    var a *int
    fmt.Println("var a *int IsNil:", reflect.ValueOf(a).IsNil())
    fmt.Println("nil IsValid:", reflect.ValueOf(nil).IsValid())
    b := struct{}{}
    fmt.Println("不存在的結構體成員：", reflect.ValueOf(b).FieldByName("abc").IsValid())
    fmt.Println("不存在的結構體方法:", reflect.ValueOf(b).MethodByName("abc").IsValid())
    c := map[string]int{}
    fmt.Println("map中不存在的鍵：", reflect.ValueOf(c).MapIndex(reflect.ValueOf("娜扎")).IsValid())
}

結構體反射

任意值通過reflect.TypeOf()獲得反射對象信息后，如果它的類型時結構體，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中與獲取結構體成員相關的方法如下表所示。

StructField類型

StructField類型用來描述結構體中的一個字段的信息。
StructField的定義如下：

type StructField struct{
    Name string
    PkgPath string
    Type Type
    Tag StructTag
    Offset uintptr
    Index []int
    Anonymous bool
}

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。

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())
    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"))
    }
    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"))
    }
}

接下來編寫一個函數printMethod(s interface{}) 來遍歷打印s包含的方法。

func (s student) Study()string{
    msg := "好好學習"
    fmt.Println(msg)
    return msg
}
func (s student) Sleep() string{
    msg := "好好睡覺"
    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:%s\n",methodType)
        var args = []reflect.Value{}
        v.Method(i).Call(args)
    }
}