Reflection in Golang

Static Typed Go

Go作为一门静态类型的语言，所有变量都定义了其所属于的类型，不同类型的变量间不能随意赋值，例如：

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var a int
var b string

a = 1
b = "codeb2cc"

a = b

a和b不是同一类型的变量，若尝试直接赋值将会报错cannot use b (type string) as type int in assignment，不同类型变量间的赋值需要进行类型转换（Conversion），这点与C/C++里是一致的。在Go里，对于变量x与目标类型T，类型转换需要满足以下其中一种情况:

• x可以赋值为类型T的变量
• x与T有着一致的实现类型（underlying types）
• x与T都是匿名指针类型并且具有相同的实现类型
• x与T都是整数/浮点数类型
• x与T都是复数类型
• x是整数/bytes片段/runes，T是string
• x是string，T是bytes片段或runes

对于可以进行类型转换的变量，通过var c = float(100)即可得到目标类型的变量。但在实际开发过程中，我们需要的不仅仅是基本类型的转换，譬如对于给定的接口类型：

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Type I interface {
    Read(b Buffer) bool
    Write(b Buffer) bool
    Close()
}

只要实现了这三种方法，就可以认为该类型是合法的、可操作的，但由于无法确定最终传入变量的类型，我们需要在使用前将其转化为我们已知的类型。这种情况下由于类型转化（Conversion）只关心数据，我们需要类型断言（Type Assertion）来帮助我们：

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var x I
var y File

x = y.(I)
z, ok := y.(I)

类型断言判断变量是否为nil以及是否实现了断言所需要的接口，若断言通过将得到一个目标类型的变量，否则将出现run-time panic。若不希望在断言失败时程序可以继续执行，可以通过z, ok := y.(I)的形式判断变量断言是否成功，若失败z为目标类型的零值。

类型断言应用的常见例子是对JSON数据的解析。Go标准库中对JSON类与数组的解析返回的结果分别是map[string]interface{}与[]interface{}，若想正确访问数据我们就需要对返回结果进行类型断言：

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b := []byte(`{"Foo":"Bar", "Hello": ["W", "o", "r", "l", "d"]}`)

var f interface{}
err := json.Unmarshal(b, &f)

// f类型为interface{}, 需要转换为map[string]interface{}来访问数据
m := f.(map[string]interface{})
fmt.Println(m["Foo"])

// 同样的, m["Hello"]的类型为interface{}, 在正常访问前我们需要转换为对应的类型
n := m["Hello"].([]byte)

Reflection

通过类型转换和类型断言，我们基本能够解决大多数问题，但单是可以解决是不够的，我们还需要更加方便（优雅）的解决方案。考虑这样一个场景，我们定义一个配置结构用来保存服务的配置信息，结构中用了多种类型：

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type Config struct {
  Port int64
  Path string
  Debug bool
}

同时我们将服务的配置保存在文本中，在服务加载时读取进来:

Port=8000
Path=/tmp/go_reflection
Debug=true

对配置文件解析我们基本可以得到(string, []byte)这样的元组，我们需要将数据存储到Config中，由于结构中已经定义了对应的类型，因此我们在存储时需要进行类型转换：

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data = map[string][]byte{
  "Port": []byte("8000"),
  "Path": []byte("/tmp/go_reflection"),
  "Debug": []byte("true"),
}

config := Config{}
i, err := strconv.ParseInt(string(data["Port"]), 10, 64)
if err == nil {
  config.Port = i
}

对于int64类型我们需要strconv.ParseInt，对于string我们需要string()，对于bool我们需要strconv.ParseBool，在上面这个例子中我们可以通过switch来判断每个配置项需要进行的转换，但在实际的应用中配置可能多达数十项，继续使用这种原始的方法简直就是一个噩梦。这时我们需要通过Go的Reflect模块来帮助我们更优雅地解决这个问题。

反射（Reflection）作为元编程的一种形式，赋予了我们在运行时判断变量类型的能力。Go的reflect模块通过将数据封装在reflect.Type与reflect.Value中，提供了一系列方法让我们“动态”地去判断变量的类型：

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var x = 2013

switch reflect.ValueOf(x).Kind() {
case reflect.Int:
  fmt.Println("It's an int!")
case reflect.String:
  fmt.Println("It's a string!")
}

在我们配置文件的例子中，我们可以根据每个配置的Key动态判断该进行何种类型转换并存储到那个属性中：

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func (s *Config) Set(key string, value []byte) error {
    reflectValue := reflect.ValueOf(s).Elem()
    reflectField := reflectValue.FieldByName(key)
    switch reflectField.Kind() {
    case reflect.Int64:
        i, err := strconv.ParseUint(string(value), 10, 64)
        if err != nil {
            return err
        }
        reflectField.SetInt(i)
    case reflect.String:
        reflectField.SetString(string(value))
    case reflect.Bool
        i, err := strconv.ParseBool(string(value))
        if err != nil {
            return err
        }
        reflectField.SetBool(i)
    }
    return nil

这样，我们只需要通过config.Set("Port", []byte("8000"))一个方法就可以正确地存储配置信息，就算结构定义有变更也不需要重写解析方法。关于反射Golang Blog上有一篇详细的文章The Laws of Reflection，可以更好地帮助我们Go中反射的细节与需要注意的地方，值得一读。

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