Go语言中的变量是分为两部分的:
- 类型信息：预先定义好的元信息。
- 值信息：程序运行过程中可动态变化的。
-
反射是指在程序运行期对程序本身进行访问和修改的能力。
-
程序在编译时，变量被转换为内存地址，变量名不会被编译器写入到可执行部分。在运行程序时，程序无法获取自身的信息。
-
支持反射的语言可以在程序编译期将变量的反射信息，如字段名称、类型信息、结构体信息等整合到可执行文件中，并给程序提供接口访问反射信息，这样就可以在程序运行期获取类型的反射信息，并且有能力修改它们。
reflect包提供了reflect.TypeOf和reflect.ValueOf两个函数来获取任意对象的Value和Type。
TypeOf
reflect.TypeOf()函数可以获得任意值的类型对象（reflect.Type）
func main() {
var a float32 = 3.14
v := reflect.TypeOf(x) // type:float32
}
type name和type kind
类型（Type）指type关键字构造很多自定义类型
种类（Kind）指底层的类型
Go语言的反射中像数组、切片、Map、指针等类型的变量，它们的.Name()都是返回空。
func main() {
pi := math.Pi
t1 := reflect.TypeOf(pi)
// float64 float64
fmt.Printf("%v %v\n", t1.Name(), t1.Kind())
m1 := map[string]interface{}{
"name": "generalzy",
}
t2 := reflect.TypeOf(m1)
// map
fmt.Printf("%v %v\n", t2.Name(), t2.Kind())
}
ValueOf
reflect.ValueOf()返回的是reflect.Value类型，其中包含了原始值的值信息。reflect.Value与原始值之间可以互相转换。
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| Interface() interface {} | 将值以 interface{} 类型返回，可以通过类型断言转换为指定类型 |
| Int() int64 | 将值以 int 类型返回，所有有符号整型均可以此方式返回 |
| Uint() uint64 | 将值以 uint 类型返回，所有无符号整型均可以此方式返回 |
| Float() float64 | 将值以双精度（float64）类型返回，所有浮点数（float32、float64）均可以此方式返回 |
| Bool() bool | 将值以 bool 类型返回 |
| Bytes() []bytes | 将值以字节数组 []bytes 类型返回 |
| String() string | 将值以字符串类型返回 |
nc reflectValue(x interface{}) {
v := reflect.ValueOf(x)
k := v.Kind()
switch k {
case reflect.Int64:
// v.Int()从反射中获取整型的原始值，然后通过int64()强制类型转换
fmt.Printf("type is int64, value is %d\n", int64(v.Int()))
case reflect.Float32:
// v.Float()从反射中获取浮点型的原始值，然后通过float32()强制类型转换
fmt.Printf("type is float32, value is %f\n", float32(v.Float()))
case reflect.Float64:
// v.Float()从反射中获取浮点型的原始值，然后通过float64()强制类型转换
fmt.Printf("type is float64, value is %f\n", float64(v.Float()))
}
}
func main() {
var a float32 = 3.14
var b int64 = 100
reflectValue(a) // type is float32, value is 3.140000
reflectValue(b) // type is int64, value is 100
// 将int类型的原始值转换为reflect.Value类型
c := reflect.ValueOf(10)
fmt.Printf("type c :%T\n", c) // type c :reflect.Value
}
通过反射设置变量的值
想要在函数中通过反射修改变量的值，需要注意函数参数传递的是值拷贝，必须传递变量地址才能修改变量值。而反射中使用专有的Elem()方法来获取指针对应的值。
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func reflectSetValue1(x interface{}) {
v := reflect.ValueOf(x)
if v.Kind() == reflect.Int64 {
v.SetInt(200) //修改的是副本，reflect包会引发panic
}
}
func reflectSetValue2(x interface{}) {
v := reflect.ValueOf(x)
// 反射中使用 Elem()方法获取指针对应的值
if v.Elem().Kind() == reflect.Int64 {
v.Elem().SetInt(200)
}
}
func main() {
var a int64 = 100
// reflectSetValue1(a) //panic: reflect: reflect.Value.SetInt using unaddressable value
reflectSetValue2(&a)
fmt.Println(a)
}
isNil()和isValid()
isNil()
func (v Value) IsNil() bool
IsNil()报告v持有的值是否为nil。v持有的值的分类必须是通道、函数、接口、映射、指针、切片之一；否则IsNil函数会导致panic。
isValid()
func (v Value) IsValid() bool
IsValid()返回v是否持有一个值。如果v是Value零值会返回假，此时v除了IsValid、String、Kind之外的方法都会导致panic。
IsNil()常被用于判断指针是否为空；IsValid()常被用于判定返回值是否有效。
func main() {
// *int类型空指针
var a *int
fmt.Println("var a *int IsNil:", reflect.ValueOf(a).IsNil())
// nil值
fmt.Println("nil IsValid:", reflect.ValueOf(nil).IsValid())
// map
c := map[string]int{}
// 尝试从map中查找一个不存在的键
fmt.Println("map中不存在的键：", reflect.ValueOf(c).MapIndex(reflect.ValueOf("娜扎")).IsValid())
}
结构体反射
任意值通过reflect.TypeOf()获得反射对象信息后，如果它的类型是结构体，可以通过反射值对象（reflect.Type）的NumField()和Field()方法获得结构体成员的详细信息。
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| Field(i int) StructField | 根据索引，返回索引对应的结构体字段的信息。 |
| NumField() int | 返回结构体成员字段数量。 |
| FieldByName(name string) (StructField, bool) | 根据给定字符串返回字符串对应的结构体字段的信息。 |
| FieldByIndex(index []int) StructField | 多层成员访问时，根据 []int 提供的每个结构体的字段索引，返回字段的信息。 |
| FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField,bool) | 根据传入的匹配函数匹配需要的字段。 |
| NumMethod() int | 返回该类型的方法集中方法的数目 |
| Method(int) Method | 返回该类型方法集中的第i个方法 |
| MethodByName(string)(Method, bool) | 根据方法名返回该类型方法集中的方法 |
type student struct {
Name string `json:"name"`
Score int `json:"score"`
}
func main() {
stu1 := student{
Name: "小王子",
Score: 90,
}
t := reflect.TypeOf(stu1)
fmt.Println(t.Name(), t.Kind()) // student struct
// 通过for循环遍历结构体的所有字段信息
for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
field := t.Field(i)
fmt.Printf("name:%s index:%d type:%v json tag:%v\n", field.Name, field.Index, field.Type, field.Tag.Get("json"))
}
// 通过字段名获取指定结构体字段信息
if scoreField, ok := t.FieldByName("Score"); ok {
fmt.Printf("name:%s index:%d type:%v json tag:%v\n", scoreField.Name, scoreField.Index, scoreField.Type, scoreField.Tag.Get("json"))
}
}
为何需要反射
func Sprint(x interface{}) string {
type stringer interface {
String() string
}
switch x := x.(type) {
case stringer:
return x.String()
case string:
return x
case int:
return strconv.Itoa(x)
// ...similar cases for int16, uint32, and so on...
case bool:
if x {
return "true"
}
return "false"
default:
// array, chan, func, map, pointer, slice, struct
return "???"
}
}
[]float64、map[string][]stringmap[string][]stringreflect.Type 和 reflect.Value
函数 reflect.TypeOf 接受任意的 interface{} 类型，并以 reflect.Type 形式返回其动态类型：
t := reflect.TypeOf(3) // a reflect.Type
fmt.Println(t.String()) // "int"
fmt.Println(t) // "int"
其中 TypeOf(3) 调用将值 3 传给 interface{} 参数。将一个具体的值转为接口类型会有一个隐式的接口转换操作，它会创建一个包含两个信息的接口值：操作数的动态类型（这里是 int）和它的动态的值（这里是 3）。
因为 reflect.TypeOf 返回的是一个动态类型的接口值，它总是返回具体的类型。因此，下面的代码将打印 “*os.File” 而不是 “io.Writer”。
var w io.Writer = os.Stdout
fmt.Println(reflect.TypeOf(w)) // "*os.File"
要注意的是 reflect.Type 接口是满足 fmt.Stringer 接口的。因为打印一个接口的动态类型对于调试和日志是有帮助的， fmt.Printf 提供了一个缩写 %T 参数，内部使用 reflect.TypeOf 来输出：
fmt.Printf("%T\n", 3) // "int"
reflect 包中另一个重要的类型是 Value。一个 reflect.Value 可以装载任意类型的值。函数 reflect.ValueOf 接受任意的 interface{} 类型，并返回一个装载着其动态值的 reflect.Value。和 reflect.TypeOf 类似，reflect.ValueOf 返回的结果也是具体的类型，但是 reflect.Value 也可以持有一个接口值。
v := reflect.ValueOf(3) // a reflect.Value
fmt.Println(v) // "3"
fmt.Printf("%v\n", v) // "3"
fmt.Println(v.String()) // "<int Value>" 此处是int Value 而不是TyopOf.String()返回的int
和 reflect.Type 类似，reflect.Value 也满足 fmt.Stringer 接口，但是除非 Value 持有的是字符串，否则 String 方法只返回其类型。而使用 fmt 包的 %v 标志参数会对 reflect.Values 特殊处理
对 Value 调用 Type 方法将返回具体类型所对应的 reflect.Type：
t := v.Type() // a reflect.Type
fmt.Println(t.String()) // "int"
reflect.ValueOf 的逆操作是 reflect.Value.Interface 方法。它返回一个 interface{} 类型，装载着与 reflect.Value 相同的具体值：
v := reflect.ValueOf(3) // a reflect.Value
x := v.Interface() // an interface{}
i := x.(int) // an int
fmt.Printf("%d\n", i) // "3"
reflect.Value 和 interface{} 都能装载任意的值。所不同的是，一个空的接口隐藏了值内部的表示方式和所有方法，因此只有知道具体的动态类型才能使用类型断言来访问内部的值，但内部值没法访问。相比之下，一个 Value 则有很多方法来检查其内容，无论它的具体类型是什么。
使用 reflect.Value 的 Kind 方法来替代之前的类型 switch。虽然还是有无穷多的类型，但是它们的 kinds 类型却是有限的：Bool、String 和 所有数字类型的基础类型；Array 和 Struct 对应的聚合类型；Chan、Func、Ptr、Slice 和 Map 对应的引用类型；interface 类型；还有表示空值的 Invalid 类型。（空的 reflect.Value 的 kind 即为 Invalid。）
// formatAtom formats a value without inspecting its internal structure.
func formatAtom(v reflect.Value) string {
switch v.Kind() {
case reflect.Invalid:
return "invalid"
case reflect.Int, reflect.Int8, reflect.Int16,
reflect.Int32, reflect.Int64:
return strconv.FormatInt(v.Int(), 10)
case reflect.Uint, reflect.Uint8, reflect.Uint16,
reflect.Uint32, reflect.Uint64, reflect.Uintptr:
return strconv.FormatUint(v.Uint(), 10)
// ...floating-point and complex cases omitted for brevity...
case reflect.Bool:
return strconv.FormatBool(v.Bool())
case reflect.String:
return strconv.Quote(v.String())
case reflect.Chan, reflect.Func, reflect.Ptr, reflect.Slice, reflect.Map:
return v.Type().String() + " 0x" +
strconv.FormatUint(uint64(v.Pointer()), 16)
default: // reflect.Array, reflect.Struct, reflect.Interface
return v.Type().String() + " value"
}
测试formatAtom：对于聚合类型（结构体和数组）和接口，只是打印值的类型，对于引用类型（channels、functions、pointers、slices 和 maps），打印类型和十六进制的引用地址。
// Any formats any value as a string.
func Any(value interface{}) string {
return formatAtom(reflect.ValueOf(value))
}
var x int64 = 1
var d time.Duration = 1 * time.Nanosecond
fmt.Println(format.Any(x)) // "1"
fmt.Println(format.Any(d)) // "1"
fmt.Println(format.Any([]int64{x})) // "[]int64 0x8202b87b0"
fmt.Println(format.Any([]time.Duration{d})) // "[]time.Duration 0x8202b87e0"
升级formatAtom
func display(path string, v reflect.Value) {
switch v.Kind() {
case reflect.Invalid:
fmt.Printf("%s = invalid\n", path)
case reflect.Slice, reflect.Array:
for i := 0; i < v.Len(); i++ {
display(fmt.Sprintf("%s[%d]", path, i), v.Index(i))
}
case reflect.Struct:
for i := 0; i < v.NumField(); i++ {
fieldPath := fmt.Sprintf("%s.%s", path, v.Type().Field(i).Name)
display(fieldPath, v.Field(i))
}
case reflect.Map:
for _, key := range v.MapKeys() {
display(fmt.Sprintf("%s[%s]", path,
formatAtom(key)), v.MapIndex(key))
}
case reflect.Ptr:
if v.IsNil() {
fmt.Printf("%s = nil\n", path)
} else {
display(fmt.Sprintf("(*%s)", path), v.Elem())
}
case reflect.Interface:
if v.IsNil() {
fmt.Printf("%s = nil\n", path)
} else {
fmt.Printf("%s.type = %s\n", path, v.Elem().Type())
display(path+".value", v.Elem())
}
default: // basic types, channels, funcs
fmt.Printf("%s = %s\n", path, formatAtom(v))
}
}
-
Slice和数组： 两种的处理逻辑是一样的。Len方法返回slice或数组值中的元素个数，Index(i)获得索引i对应的元素，返回的也是一个reflect.Value；如果索引i超出范围的话将导致panic异常，这与数组或slice类型内建的len(a)和a[i]操作类似。display针对序列中的每个元素递归调用自身处理，我们通过在递归处理时向path附加“[i]”来表示访问路径。
虽然reflect.Value类型带有很多方法，但是只有少数的方法能对任意值都安全调用。例如，Index方法只能对Slice、数组或字符串类型的值调用，如果对其它类型调用则会导致panic异常。
-
结构体： NumField方法报告结构体中成员的数量，Field(i)以reflect.Value类型返回第i个成员的值。成员列表也包括通过匿名字段提升上来的成员。为了在path添加“.f”来表示成员路径，我们必须获得结构体对应的reflect.Type类型信息，然后访问结构体第i个成员的名字。
-
Maps: MapKeys方法返回一个reflect.Value类型的slice，每一个元素对应map的一个key。和往常一样，遍历map时顺序是随机的。MapIndex(key)返回map中key对应的value。我们向path添加“[key]”来表示访问路径。
-
指针： Elem方法返回指针指向的变量，依然是reflect.Value类型。即使指针是nil，这个操作也是安全的，在这种情况下指针是Invalid类型，但是我们可以用IsNil方法来显式地测试一个空指针，这样我们可以打印更合适的信息。我们在path前面添加“*”，并用括弧包含以避免歧义。
-
接口： 再一次，我们使用IsNil方法来测试接口是否是nil，如果不是，我们可以调用v.Elem()来获取接口对应的动态值，并且打印对应的类型和值。
通过reflect.Value修改值
Go语言中类似x、x.f[1]和*p形式的表达式都可以表示变量，但是其它如x + 1和f(2)则不是变量。一个变量就是一个可寻址的内存空间，里面存储了一个值，并且存储的值可以通过内存地址来更新。对于reflect.Values也有类似的区别。有一些reflect.Values是可取地址的；其它一些则不可以。
x := 2 // value type variable?
a := reflect.ValueOf(2) // 2 int no
b := reflect.ValueOf(x) // 2 int no
c := reflect.ValueOf(&x) // &x *int no
d := c.Elem() // 2 int yes (x)
其中a对应的变量不可取地址。因为a中的值仅仅是整数2的拷贝副本。b中的值也同样不可取地址。c中的值还是不可取地址，它只是一个指针&x的拷贝。实际上，所有通过reflect.ValueOf(x)返回的reflect.Value都是不可取地址的。但是对于d，它是c的解引用方式生成的，指向另一个变量，因此是可取地址的。
我们可以通过调用reflect.ValueOf(&x).Elem()，来获取任意变量x对应的可取地址的Value。
我们可以通过调用reflect.Value的CanAddr方法来判断其是否可以被取地址：
fmt.Println(a.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(b.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(c.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(d.CanAddr()) // "true"
每当我们通过指针间接地获取的reflect.Value都是可取地址的，即使开始的是一个不可取地址的Value。在反射机制中，所有关于是否支持取地址的规则都是类似的。例如，slice的索引表达式e[i]将隐式地包含一个指针，它就是可取地址的，即使开始的e表达式不支持也没有关系。以此类推，reflect.ValueOf(e).Index(i)对应的值也是可取地址的，即使原始的reflect.ValueOf(e)不支持也没有关系。
要从变量对应的可取地址的reflect.Value来访问变量需要三个步骤。第一步是调用Addr()方法，它返回一个Value，里面保存了指向变量的指针。然后是在Value上调用Interface()方法，也就是返回一个interface{}，里面包含指向变量的指针。最后，如果我们知道变量的类型，我们可以使用类型的断言机制将得到的interface{}类型的接口强制转为普通的类型指针。这样我们就可以通过这个普通指针来更新变量了：
x := 2
d := reflect.ValueOf(&x).Elem() // d refers to the variable x
px := d.Addr().Interface().(*int) // px := &x
*px = 3 // x = 3
fmt.Println(x) // "3"
或者，不使用指针，而是通过调用可取地址的reflect.Value的reflect.Value.Set方法来更新对应的值：
d.Set(reflect.ValueOf(4))
fmt.Println(x) // "4"
Set方法将在运行时执行和编译时进行类似的可赋值性约束的检查。以上代码，变量和值都是int类型，但是如果变量是int64类型，那么程序将抛出一个panic异常，所以关键问题是要确保改类型的变量可以接受对应的值：
d.Set(reflect.ValueOf(int64(5))) // panic: int64 is not assignable to int
同样，对一个不可取地址的reflect.Value调用Set方法也会导致panic异常：
x := 2
b := reflect.ValueOf(x)
b.Set(reflect.ValueOf(3)) // panic: Set using unaddressable value
这里有很多用于基本数据类型的Set方法：SetInt、SetUint、SetString和SetFloat等。
d := reflect.ValueOf(&x).Elem()
d.SetInt(3)
fmt.Println(x) // "3"
从某种程度上说，这些Set方法总是尽可能地完成任务。以SetInt为例，只要变量是某种类型的有符号整数就可以工作，即使是一些命名的类型、甚至只要底层数据类型是有符号整数就可以，而且如果对于变量类型值太大的话会被自动截断。但需要谨慎的是：对于一个引用**interface{}**类型的reflect.Value调用SetInt会导致panic异常，即使那个interface{}变量对于整数类型也不行。
x := 1
rx := reflect.ValueOf(&x).Elem()
rx.SetInt(2) // OK, x = 2
rx.Set(reflect.ValueOf(3)) // OK, x = 3
rx.SetString("hello") // panic: string is not assignable to int
rx.Set(reflect.ValueOf("hello")) // panic: string is not assignable to int
var y interface{}
ry := reflect.ValueOf(&y).Elem()
ry.SetInt(2) // panic: SetInt called on interface Value
ry.Set(reflect.ValueOf(3)) // OK, y = int(3)
ry.SetString("hello") // panic: SetString called on interface Value
ry.Set(reflect.ValueOf("hello")) // OK, y = "hello"
反射可以越过Go语言的导出规则的限制读取结构体中未导出的成员，比如在类Unix系统上os.File结构体中的fd int成员。然而，利用反射机制并不能修改这些未导出的成员：（用unsafe直接操作指针可以）
stdout := reflect.ValueOf(os.Stdout).Elem() // *os.Stdout, an os.File var
fmt.Println(stdout.Type()) // "os.File"
fd := stdout.FieldByName("fd")
fmt.Println(fd.Int()) // "1"
fd.SetInt(2) // panic: unexported field
一个可取地址的reflect.Value会记录一个结构体成员是否是未导出成员，如果是的话则拒绝修改操作。因此，CanAddr方法并不能正确反映一个变量是否是可以被修改的。另一个相关的方法CanSet是用于检查对应的reflect.Value是否是可取地址并可被修改的：
fmt.Println(fd.CanAddr(), fd.CanSet()) // "true false"
获取结构体字段标签
// search implements the /search URL endpoint.
func search(resp http.ResponseWriter, req *http.Request) {
var data struct {
Labels []string `http:"l"`
MaxResults int `http:"max"`
Exact bool `http:"x"`
}
data.MaxResults = 10 // set default
if err := params.Unpack(req, &data); err != nil {
http.Error(resp, err.Error(), http.StatusBadRequest) // 400
return
}
// ...rest of handler...
fmt.Fprintf(resp, "Search: %+v\n", data)
}
下面的Unpack函数主要完成三件事情。第一，它调用req.ParseForm()来解析HTTP请求。然后，req.Form将包含所有的请求参数，不管HTTP客户端使用的是GET还是POST请求方法。
下一步，Unpack函数将构建每个结构体成员有效参数名字到成员变量的映射。如果结构体成员有成员标签的话，有效参数名字可能和实际的成员名字不相同。reflect.Type的Field方法将返回一个reflect.StructField，里面含有每个成员的名字、类型和可选的成员标签等信息。其中成员标签信息对应reflect.StructTag类型的字符串，并且提供了Get方法用于解析和根据特定key提取的子串，例如这里的http:"…"形式的子串。
func Unpack(req *http.Request, ptr interface{}) error {
if err := req.ParseForm(); err != nil {
return err
}
// Build map of fields keyed by effective name.
fields := make(map[string]reflect.Value)
v := reflect.ValueOf(ptr).Elem() // the struct variable
for i := 0; i < v.NumField(); i++ {
fieldInfo := v.Type().Field(i) // a reflect.StructField
tag := fieldInfo.Tag // a reflect.StructTag
name := tag.Get("http")
if name == "" {
name = strings.ToLower(fieldInfo.Name)
}
fields[name] = v.Field(i)
}
// Update struct field for each parameter in the request.
for name, values := range req.Form {
f := fields[name]
if !f.IsValid() {
continue // ignore unrecognized HTTP parameters
}
for _, value := range values {
if f.Kind() == reflect.Slice {
elem := reflect.New(f.Type().Elem()).Elem()
if err := populate(elem, value); err != nil {
return fmt.Errorf("%s: %v", name, err)
}
f.Set(reflect.Append(f, elem))
} else {
if err := populate(f, value); err != nil {
return fmt.Errorf("%s: %v", name, err)
}
}
}
}
return nil
}
显示一个类型的方法集
// Print prints the method set of the value x.
func Print(x interface{}) {
v := reflect.ValueOf(x)
t := v.Type()
fmt.Printf("type %s\n", t)
for i := 0; i < v.NumMethod(); i++ {
methType := v.Method(i).Type()
fmt.Printf("func (%s) %s%s\n", t, t.Method(i).Name,
strings.TrimPrefix(methType.String(), "func"))
}
}
reflect.Type和reflect.Value都提供了一个Method方法。每次t.Method(i)调用将一个reflect.Method的实例，对应一个用于描述一个方法的名称和类型的结构体。每次v.Method(i)方法调用都返回一个reflect.Value以表示对应的值。
使用reflect.Value.Call方法，将可以调用一个Func类型的Value，但是这个例子中只用到了它的类型。
总结- 基于反射的代码是极其脆弱的，反射中的类型错误会在真正运行的时候才会引发panic，那很可能是在代码写完的很长时间之后。
- 大量使用反射的代码通常难以理解。
- 反射的性能低下，基于反射实现的代码通常比正常代码运行速度慢一到两个数量级。