Golang 中反射的应用实例详解

引言

首先来一段简单的代码逻辑热身，下面的代码大家觉得应该会打印什么呢？

Golang类型设计原则

在讲反射之前，先来看看 Golang 关于类型设计的一些原则

在 Golang 中变量包括（type, value）两部分
理解这一点就能解决上面的简单问题了
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.

接下来要说的反射，就是能够在运行时更新变量和检查变量的值、调用变量的方法和变量支持的内在操作，而不需要在编译时就知道这些变量的具体类型。这种机制被称为反射。Golang 的基础类型是静态的（也就是指定 int、string 这些的变量，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），只有运行时 interface 类型才有反射一说。

Golang 中为什么要使用反射/什么场景可以（应该）使用反射

当程序运行时，我们获取到一个 interface 变量，程序应该如何知道当前变量的类型，和当前变量的值呢？

当然我们可以有预先定义好的指定类型，但是如果有一个场景是我们需要编写一个函数，能够处理一类共性逻辑的场景，但是输入类型很多，或者根本不知道接收参数的类型是什么，或者可能是没约定好；

也可能是传入的类型很多，这些类型并不能统一表示。

这时反射就会用的上了，典型的例子如：json.Marshal。

再比如说有时候需要根据某些条件决定调用哪个函数，比如根据用户的输入来决定。这时就需要对函数和函数的参数进行反射，在运行期间动态地执行函数。

举例场景：

比如我们需要将一个 struct 执行某种操作（用格式化打印代替），这种场景下我们有多种方式可以实现，比较简单的方式是：switch case

但是这种简单的方法存在一个问题，当增加一个场景时，比如需要对 slice 支持，则需要在增加一个分支，这种增加是无穷无尽的，每当我需要支持一种类型，哪怕是自定义类型，本质上是 int64 也仍然需要增加一个分支。

反射的基本用法

在 Golang 中为我们提供了两个方法，分别是 reflect.ValueOf 和 reflect.TypeOf，见名知意这两个方法分别能帮我们获取到对象的值和类型。Valueof 返回的是 Reflect.Value 对象，是一个 struct,而 typeof 返回的是 Reflect.Type 是一个接口。我们只需要简单的使用这两个进行组合就可以完成多种功能。

反射的性能分析与优缺点

大家都或多或少听说过反射性能偏低，使用反射要比正常调用要低几倍到数十倍，不知道大家有没有思考过反射性能都低在哪些方面，我先做一个简单分析，通过反射在获取或者修改值内容时，多了几次内存引用，多绕了几次弯，肯定没有直接调用某个值来的迅速，这个是反射带来的固定性能损失，还有一方面的性能损失在于，结构体类型字段比较多时，要进行遍历匹配才能获取对应的内容。

下面就根据反射具体示例来分析性能：

测试反射结构体初始化

运行结果：

可以看出，利用反射初始化结构体和直接使用创建 new 结构体是有性能差距的，但是差距不大，不到一倍的性能损耗，看起来对于性能来说损耗不是很大，可以接受。

测试结构体字段读取/赋值

测试结果：

从上面可以看出，通过反射进行 struct 字段读取耗时是直接读取耗时的百倍。直接对实例变量进行赋值每次 0.5 ns，性能是通过反射操作实例指定位置字段的10 倍左右。

使用 FieldByName("Age") 方法性能比使用 Field(1) 方法性能要低十倍左右，看代码的话我们会发现，FieldByName 是通过遍历匹配所有的字段，然后比对字段名称，来查询其在结构体中的位置，然后通过位置进行赋值，所以性能要比直接使用 Field(index) 低上很多。

建议：

如果不是必要尽量不要使用反射进行操作，使用反射时要评估好引入反射对接口性能的影响。
减少使用 FieldByName 方法。在需要使用反射进行成员变量访问的时候，尽可能的使用成员的序号。如果只知道成员变量的名称的时候，看具体代码的使用场景，如果可以在启动阶段或在频繁访问前，通过 TypeOf() 、Type.FieldByName() 和 StructField.Index 得到成员的序号。注意这里需要的是使用的是 reflect.Type 而不是 reflect.Value，通过 reflect.Value 是得不到字段名称的。

测试结构体方法调用

这个测试结果同上面的分析相同

优缺点

优点：

反射提高了程序的灵活性和扩展性，降低耦合性，提高自适应能力。
合理利用反射可以减少重复代码

缺点：

与反射相关的代码，经常是难以阅读的。在软件工程中，代码可读性也是一个非常重要的指标。
Go 语言作为一门静态语言，编码过程中，编译器能提前发现一些类型错误，但是对于反射代码是无能为力的。所以包含反射相关的代码，很可能会运行很久，才会出错，这时候经常是直接 panic，可能会造成严重的后果。
反射对性能影响还是比较大的，比正常代码运行速度慢一到两个数量级。所以，对于一个项目中处于运行效率关键位置的代码，尽量避免使用反射特性。

反射在 okr 中的简单应用

结论

使用反射必定会导致性能下降，但是反射是一个强有力的工具，可以解决我们平时的很多问题，比如数据库映射、数据序列化、代码生成场景。

在使用反射的时候，我们需要避免一些性能过低的操作，例如使用 FieldByName() 和MethodByName() 方法，如果必须使用这些方法的时候，我们可以预先通过字段名或者方法名获取到对应的字段序号，然后使用性能较高的反射操作，以此提升使用反射的性能。