深入解读go语言之反射reflect

反射机制就是运行时动态的调用对象的方法和属性。

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(具体的，确定的) type。简单来说 static type 是你在编码时看见的类型如(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write

接下来讲反射，就是建立在类型之上的，Golang的指定类型的变量类型是静态的。(也就是指定int ，string，这些变量，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)，只是interface类型才有反射一说

• 在Golang的实现中，每个interface变量都有一个对应pair，pair中记录了实际变量的值和类型：

(value,type)

value是实际变量值，type是实际变量的类型，一个interface{}类型的变量包含2个指针，一个指针指向值的类型【对应concrete type】，另外一个指针指向实际的值【对应value】

例如，创建类型为*os.File的变量，然后将其赋给一个接口变量r：

tty,err :=os.OpenFile("dev/tty",os.O_RDWR,0)

var r io.Reader
r =tty

接口变量r的pair中将记录如下信息:(tty,os.File)这个pair在接口变量的连续赋值过程中是不变的，将接口变量r赋值给另一个接口变量w：

var w io.Writer
w =r.(io.Writer)

接口变量w的pair与r的pair相同，都是：(tty,*os.File),即使w是空接口类型，pair也是不变的

interface及其pair的存在，是G欧朗中实现反射的前提，理解pair，就更容易理解反射。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

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 = 1.23456

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

1.reflect.TypeOf：直接给到了我们想要的type类型，如float64,int,各种pointer，struct等等真实类型
2.reflect.ValueOf：直接给到我们想要的具体的值，如1.23456这个具体数值，或者类似&{1"Alen.Wu" 25} 这样的结构体struct的值
3.也就是说反射可以将"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

当执行reflect.ValueOf(interface)之后，就得到了一个类型为reflce.Value变量，可以通过它本身的interface方法获取接口变量的真实内容，然后可以通过判断进行转换，转换为原有的真实类型。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做法如下，直接通过interface方法然后强制转换，如下：

realValue :=value.Interface.(已知类型)

示例如下：

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

func main() {

	var num float64 = 1.23456
	
	pointer :=reflect.ValueOf(&num)
	value :=reflect.ValueOf(num)
	
	//可以理解为“强制转换”，但是需要注意的是，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)
	
}

说明：

1.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
2.转换的时候，要区分指针还是值
3.也就是说反射可以将“反射类型对象”重新转换为“接口类型变量”

很多情况下，我们可能并不知道具体类型，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,"Allern.wu",25}
DoFiledAndMethod(user)

}

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NumField进行遍历
	//2.再通过reflect.Type的Field获取其Field
	//3.最后通过Filed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interf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)
	}
}

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：
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Field
3.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：
1.先获取interface的reflect.Type，然后通过NumMethod进行遍历
2.再分别通过reflect.Type的Method获取对应的真实的方法(函数)
3.最后对结果取其Name和Type得知具体的方法名
4.也就是说反射可以将“反射类型对象”重新转换为“接口类型变量”
5.struct或者

reflect.Value是通过reflect.ValueOf(x)获得的，只能当X是指针的时候，才可以通过reflect.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“adderessble(可加的)”的

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

func main()  {
	var  num float64 = 1.23456

	fmt.Println("old value of pointert",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，这里会直接panic，“panic: reflect: call of reflect.Value.Elem on float64 Value”
}

说明

1.需要传入的参数是*float64这个指针，然后可以通过pointer.Elem()去获取指向的Value，注意一定要是指针
2.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painc
• • 通过Canset方法查询可以设置返回false
    3.newValue.CantSet()表示是否可以重洗设置其值，如果输出的是true则可以修改，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
    4.reflect.Value.Elem()表示获取原始对应对的反射对象，只有原始对象才能修改，当前反射对象是不能修改的
    5.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，同时通过Elem方法获取原始值对应的反射对象】
    6.struct或者struc的嵌套都是一样的判断处理方式

这算是一个高级用法了，前面我们只说到对类型、变量的几种反射的用法，包括如何获取其值、其类型、如果重新设置新值。但是在工程应用中，另外一个常用并且属于高级的用法，就是通过reflect来进行方法【函数】的调用。比如我们要做框架工程的时候，需要可以随意扩展方法，或者说用户可以自定义方法，那么我们通过什么手段来扩展让用户能够自定义呢？关键点在于用户的自定义方法是未可知的，因此我们可以通过reflect来搞定

示例如下：

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

type User struct {
	Id   int
	Name string
	Age  int
}

func (u User) ReflectCallFuncHasArgs(name string, age int) {
	fmt.Println("ReflectCallFuncHasArgs name: ", name, ", age:", age, "and origal User.Name:", u.Name)
}

func (u User) ReflectCallFuncNoArgs() {
	fmt.Println("ReflectCallFuncNoArgs")
}

// 如何通过反射来进行方法的调用？
// 本来可以用u.ReflectCallFuncXXX直接调用的，但是如果要通过反射，那么首先要将方法注册，也就是MethodByName，然后通过反射调动mv.Call

func main() {
	user := User{1, "Allen.Wu", 25}
	
	// 1. 要通过反射来调用起对应的方法，必须要先通过reflect.ValueOf(interface)来获取到reflect.Value，得到“反射类型对象”后才能做下一步处理
	getValue := reflect.ValueOf(user)

	// 一定要指定参数为正确的方法名
	// 2. 先看看带有参数的调用方法
	methodValue := getValue.MethodByName("ReflectCallFuncHasArgs")
	args := []reflect.Value{reflect.ValueOf("wudebao"), reflect.ValueOf(30)}
	methodValue.Call(args)

	// 一定要指定参数为正确的方法名
	// 3. 再看看无参数的调用方法
	methodValue = getValue.MethodByName("ReflectCallFuncNoArgs")
	args = make([]reflect.Value, 0)
	methodValue.Call(args)
}

说明：

1.要通过反射来调用起对应的方法，必须要先通过reflect.ValueOf(interface)来获取到reflect.Value，得到“反射类型对象”后才能做下一步处理
2.reflect.Value.MethodByName这.MethodByName，需要指定准确真实的方法名字，如果错误将直接panic，MethodByName返回一个函数值对应的reflect.Value方法的名字。
3.[]reflect.Value，这个是最终需要调用的方法的参数，可以没有或者一个或者多个，根据实际参数来定。
4.reflect.Value的 Call 这个方法，这个方法将最终调用真实的方法，参数务必保持一致，如果reflect.Value’Kind不是一个方法，那么将直接panic。
5.本来可以用u.ReflectCallFuncXXX直接调用的，但是如果要通过反射，那么首先要将方法注册，也就是MethodByName，然后通过反射调用methodValue.Cal

Golang的反射很慢，这个和它的API设计有关。在 java 里面，我们一般使用反射都是这样来弄的。

Field field = clazz.getField("hello");
field.get(obj1);
field.get(obj2);

这个取得的反射对象类型是 java.lang.reflect.Field。它是可以复用的。只要传入不同的obj，就可以取得这个obj上对应的 field。

但是Golang的反射不是这样设计的:

type_ := reflect.TypeOf(obj)
field, _ := type_.FieldByName("hello")

这里取出来的 field 对象是 reflect.StructField 类型，但是它没有办法用来取得对应对象上的值。如果要取值，得用另外一套对object，而不是type的反射

type_ := reflect.ValueOf(obj)
fieldValue := type_.FieldByName("hello")

这里取出来的 fieldValue 类型是 reflect.Value，它是一个具体的值，而不是一个可复用的反射对象了，每次反射都需要malloc这个reflect.Value结构体，并且还涉及到GC。

Golang reflect慢主要有两个原因

1.涉及到内存分配以及后续的GC；
2.reflect实现里面有大量的枚举，也就是for循环，比如类型之类的。

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才玩的转
• • 变量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“接口类型对象”
• • reflect.value.Interface().(已知类型)
• • 遍历reflect.Type的Field获取Field
• 反射可以修改反射类型对象，但是其值必须是“addressble”
• • 想要使用反射修改对象状态，前提是interface.data是settable，即pointer-interface
• 通过反射可以动态的调用方法
• 因为Golang本身不支持模板，因此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

反射第一定律：反射可以将“接口类型变量”转换为“反射类型对象”

反射第二定律：反射可以将“反射类型对象”转换为“接口类型对象”

反射第三定律：如果修改“反射类型对象”其值必须是“可写的”(settable)

反射三定律