golang的反射机制与实践(上)

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写在前面

反射机制是一个很重要的内容,当我们写框架的时候,要想要松耦合,高复用,那么就有很多地方都需要用到反射,可谓是中高级程序员必须掌握的知识点

很多后台语言都有反射机制,但它们的使用原理大多都是一样的

各语言不同的地方,大致就是代码实现方式不一致罢了

其根本,都是从变量得到反射对象,再由反射对象去操作原变量

好了,步入正题

什么是反射

我就用一句话来概括吧

使用反射,可以让我们在程序运行时对任意类型的对象进行操作

注意操作这两个字,操作是指:可以获取对象的信息、改变对象的值、调用对象的方法、甚至是创建一个对象

说到这你可能有点困惑,我们在编写代码的时候不就已经把该实例化的象进行了实例化,该调用的方法都调用了嘛?为什么写程序的时候不调用方法,偏要在运行时去进行这些操作?

其实问题就在这里,如果我们在写程序的时候,一切的对象与方法都能够确定了,那还要反射做什么?

正是因为我们在写程序的时候,要想写一些“万能程序”,用于降低代码的耦合度,所以我们才需要反射,用于处理一些未知的对象

想想,当我们写一个方法,不管别人往我们这个方法内传入什么样的参数,最后我们的函数都能给别人所需要的内容。是不是感觉很牛逼?

反射的使用原理

我这里主要说使用反射的原理,并不是刨析反射的底层原理,有兴趣想要探索原理的读者大人,可以去看看go的reflect包源码

先给你们上个图,看懂这个关系图,后面的文字基本也就可以不看了

没看懂没关系,稍微解释就能明白~~

我们定义的一个变量,不管是基本类型int,还是一个结构体Employee,我们都可以通过reflect.TypeOf()获取他的反射类型Type,也可以通过reflect.ValueOf()去获取他的反射值Value

我们学习反射,其实就是学习如何使用原变量,去取得reflect.Type或者reflect.Value这种反射对象;再使用这个反射对象Type以及Value,反过来对原变量进行操作

弄明白了这个道理,那一切都将变得简单

剩下的,我们只是需要去学习reflect包中提供的方法。当我们需要要怎么操作变量,就使用其提供的对应方法即可

反射的注意事项与细节

TypeKind的区别是什么?

Type是类型,Kind是类别,听起来有点绕,他们之间的关系为TypeKind的子集

如果变量是基本类型,那么TypeKind得到的结果是一致的,比如变量为int类型,TypeKind的值相等,都为int

但当变量为结构体时,TypeKind的值就不一样了

我们来看个实际案例

func main() {
	var emp Employee
	emp = Employee{
		Name: "naonao",
		Age:  99,
	}
	rVal := reflect.ValueOf(emp)
	log.Printf("Kind is %v ,Type is %v",
		rVal.Kind(),
		rVal.Type())
	// Kind is struct ,Type is main.Employee
}
复制代码

可以看到,Kind的值是struct,而Type的值是包名.Employee

反射如何在变量与reflect.Value之间切换?

变量可以转换成interface{}之后,再转换成reflect.Value类型,既然空接口可以转换成Value类型,那么自然也可以反过来转换成变量

用个表达式来表示,就如下所示

变量<----->interface{}<----->reflect.Value

利用空接口来进行中转,这样变量Value之间就可以实现互相转换了

下面我们再说如何用代码实现转换

如何使用反射获取变量本身的值?

这里我们要注意一下,reflect.ValueOf()得到的值是reflect.Value类型,并不是变量本身的值

var num = 1
rVal := reflect.ValueOf(num)
log.Printf("num is %v", num + rVal)
复制代码

这段代码会报错invalid operation: num + rVal (mismatched types int and reflect.Value)

很明显,rVal是属于reflect.Value类型,不能与int类型相加

那怎样才能获得它本身的值呢?

如果是基本类型,比如var num int,那么使用reflect包里提供的转换方法即可reflect.ValueOf(num).Int()

或者是float,那就调用reflect.ValueOf(num).float(),如果是其它的基本类型,需要的时候去文档里面找找即可

如果是我们自己定义的结构体,因为reflect包无法确定我们自己定义了什么结构体,所以本身并不会带有结构体转换的方法,那么我们只能通过类型断言来进行转换

也就是上面说的,利用空接口进行中转,再利用断言进行类型转换,可以看如下代码示例

// Employee 员工
type Employee struct {
	Name string
	Age  int
}

func main() {
	emp := &Employee{
		Name: "naonao",
		Age:  99,
	}
	reflectPrint(emp)
}

func reflectPrint(v interface{}) {
	rVal := reflect.ValueOf(v)   // 获取reflect.Value
	iV := rVal.Interface()       // 利用空接口进行中转
	empVal, ok := iV.(*Employee) // 利用断言转换
	if ok {
		// 如果成功转换则打印结构体
		log.Print(empVal)
	}
}

复制代码

这里我只是进行了一个简单的判断,如果想要进行完整的判断,还是需要借助swith语句,下篇会提到。也可以参照reflect包的单元测试文件

通过反射来修改变量

先来看看代码如何实现

func main() {
	var num = 1
	modifyValue(&num)// 传递地址
	log.Printf("num is %v", num)// num is 20
}

func modifyValue(i interface{}) {
	rVal := reflect.ValueOf(i)
	rVal.Elem().SetInt(20)
}
复制代码

细心的你肯定发现了一点异常,函数接收的参数不再是值了,而是接受了一个指针地址

改变值的时候,先调用了Elem()方法,再进行了一个SetInt()的操作

为什么直接传值不行呢?因为reflect包中提供的所有修改变量值的方法,都是对指针进行的操作

那为什么还要先使用Elem()呢?因为Elem()的作用,就是取得指针地址所对应的值,取到值了,我们才能对值进行修改

总不可能连值都没拿到手,就想着去改值吧?

如何理解reflect.Value.Elem()

关于Elem()的使用可以简单的理解为

num := 1
prt *int := &num // 获取num的指针地址
num2 := *ptr // 从指针处取值
复制代码

因为我们传递了一个地址,所以我们要先拿到这个地址的指针,再通过指针去取得所对应的值

reflect包底层实现就是基于这个原理,不过它的底层代码加了较多的判断,用来保证稳定性

写在最后

这篇先说些基础概念,下篇我们再从实践出发,看看在什么地方需要使用反射,又该如何使用reflect包提供的方法去实现

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本文来自:掘金

感谢作者:闹闹吃鱼

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