声明
因为反射的概念比较重要，结合learn go with tests示例，并搜集了一些反射的文章，汇总整理为此文。也至此，learn go with tests 学习笔记完结，撒个花~
本文主要内容来自于掘金文章：
作者：吴德宝AllenWu
链接：https://juejin.im/post/5a75a4fb5188257a82110544
知识点
反射概念
在计算机科学领域，反射是指一类应用，它们能够自描述和自控制。也就是说，这类应用通过采用某种机制来实现对自己行为的描述（self-representation）和监测（examination），并能根据自身行为的状态和结果，调整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。
每种语言的反射模型都不同，并且有些语言根本不支持反射。Golang语言实现了反射，反射机制就是在运行时动态的调用对象的方法和属性，官方自带的reflect包就是反射相关的，只要包含这个包就可以使用。
Golang类型设计
- 变量包括（type, value）两部分
- 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.
interface 和 反射
讨论interface从上面提到的类型相关（它的type是concrete type），只有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{}类型的变量包含了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Golang中实现反射的前提，理解了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
反射reflect
reflect反射包提供了两种类型（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()
示例代码：
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
- 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
下面来看下官方解释，相信理解会更加深刻
// 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
反射应用
先来看一个简单示例
package reflection
import "reflect"
type Person struct {
Name string
Profile Profile
}
type Profile struct {
Age int
City string
}
func walk(x interface{}, fn func(input string)) {
val := getValue(x)
numberOfValues := 0
var getField func(int) reflect.Value
switch val.Kind() {
case reflect.String:
fn(val.String())
case reflect.Struct:
numberOfValues = val.NumField()
getField = val.Field
case reflect.Slice, reflect.Array:
numberOfValues = val.Len()
getField = val.Index
}
for i:=0; i< numberOfValues; i++ {
walk(getField(i).Interface(), fn)
}
}
func getValue(x interface{}) reflect.Value {
val := reflect.ValueOf(x)
if val.Kind() == reflect.Ptr {
val = val.Elem()
}
return val
}
-
反射包有一个函数
ValueOf，该函数值返回一个给定变量的Value。这为我们提供了检查值的方法，包括我们在下一行中使用的字段。 - value 有一个方法 NumField，它返回值中的字段数。这让我们遍历字段并调用 fn 通过我们的测试。
- 注意这句话
var getField func(int) reflect.Value。它做了什么呢？
这个示例只是用到了反射的一部分，下面我们从几个方面介绍下反射的应用：
从relfect.Value中获取接口interface的信息
（1）、已知原有类型【进行“强制转换”】
realValue := value.Interface().(已知的类型)
- 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”
（2）、未知原有类型【遍历探测其Filed】
上代码，解读着看
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)
1、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
2、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
通过reflect.Value设置实际变量的值
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
通过reflect.ValueOf来进行方法的调用
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
看示例代码：
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)
}
运行结果：
ReflectCallFuncHasArgs name: wudebao , age: 30 and origal User.Name: Allen.Wu
ReflectCallFuncNoArgs
说明
- 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
- 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。
- []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。
- 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。
- 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.Call
Golang的反射reflect性能
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。
总结下，Golang reflect慢主要有两个原因
- 涉及到内存分配以及后续的GC；
- reflect实现里面有大量的枚举，也就是for循环，比如类型之类的。
反射总结
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
引用
- 反射
- Golang的反射reflect深入理解和示例
- laws-of-reflection
- The Go Blog
- 官方reflect-Kind
- Go语言的反射三定律
- Go基础学习五之接口interface、反射reflection
- 提高 golang 的反射性能
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