Go语言反射(reflect)

反射是应用程序检查其所拥有的结构，尤其是类型的一种能。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。Go语言实现了反射，反射机制就是在运行时动态调用对象的方法和属性，即可从运行时态的示例对象反求其编码阶段的定义，标准库中reflect包提供了相关的功能。在reflect包中，通过reflect.TypeOf()，reflect.ValueOf()分别从类型、值的角度来描述一个Go对象。

func TypeOf(i interface{}) Type
type Type interface 

func ValueOf(i interface{}) Value
type Value struct 

在Go语言的实现中，一个interface类型的变量存储了2个信息, 一个<值，类型>对，<value,type> :

(value, type)

value是实际变量值，type是实际变量的类型。两个简单的函数，reflect.TypeOf 和 reflect.ValueOf，返回被检查对象的类型和值。

例如，x 被定义为：var x float64 = 3.4，那么 reflect.TypeOf(x) 返回 float64，reflect.ValueOf(x) 返回 3.4。实际上，反射是通过检查一个接口的值，变量首先被转换成空接口。这从下面两个函数签名能够很明显的看出来：

func TypeOf(i interface{}) Type
func ValueOf(i interface{}) Value

reflect.Type 和 reflect.Value 都有许多方法用于检查和操作它们。

Type主要有：

Kind() 将返回一个常量，表示具体类型的底层类型

Elem()方法返回指针、数组、切片、字典、通道的基类型，这个方法要慎用，如果用在其他类型上面会出现panic

Value主要有：

Type() 将返回具体类型所对应的 reflect.Type（静态类型）

Kind() 将返回一个常量，表示具体类型的底层类型

反射可以在运行时检查类型和变量，例如它的大小、方法和 动态 的调用这些方法。这对于没有源代码的包尤其有用。

由于反射是一个强大的工具，但反射对性能有一定的影响，除非有必要，否则应当避免使用或小心使用。下面代码针对int、数组以及结构体分别使用反射机制，其中的差异请看注释。

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Student struct {
    name string
}

func main() {

    var a int = 50
    v := reflect.ValueOf(a) // 返回Value类型对象，值为50
    t := reflect.TypeOf(a)  // 返回Type类型对象，值为int
    fmt.Println(v, t, v.Type(), t.Kind())

    var b [5]int = [5]int{5, 6, 7, 8}
    fmt.Println(reflect.TypeOf(b), reflect.TypeOf(b).Kind(),reflect.TypeOf(b).Elem()) // [5]int array int

    var Pupil Student
    p := reflect.ValueOf(Pupil) // 使用ValueOf()获取到结构体的Value对象

    fmt.Println(p.Type()) // 输出:Student
    fmt.Println(p.Kind()) // 输出:struct

}

在Go语言中，类型包括 static type和concrete type. 简单说 static type是你在编码是看见的类型(如int、string)，concrete type是实际具体的类型，runtime系统看见的类型。

Type()返回的是静态类型，而kind()返回的是具体类型。上面代码中，在int，数组以及结构体三种类型情况中，可以看到kind()，type()返回值的差异。

通过反射可以修改原对象

d.CanAddr()方法：判断它是否可被取地址

d.CanSet()方法：判断它是否可被取地址并可被修改

通过一个settable的Value反射对象来访问、修改其对应的变量值：

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Student struct {
    name string
    Age  int
}

func main() {

    var a int = 50
    v := reflect.ValueOf(a) // 返回Value类型对象，值为50
    t := reflect.TypeOf(a)  // 返回Type类型对象，值为int
    fmt.Println(v, t, v.Type(), t.Kind(), reflect.ValueOf(&a).Elem())
    seta := reflect.ValueOf(&a).Elem() // 这样才能让seta保存a的值
    fmt.Println(seta, seta.CanSet())
    seta.SetInt(1000)
    fmt.Println(seta)

    var b [5]int = [5]int{5, 6, 7, 8}
    fmt.Println(reflect.TypeOf(b), reflect.TypeOf(b).Kind(), reflect.TypeOf(b).Elem())

    var Pupil Student = Student{"joke", 18}
    p := reflect.ValueOf(Pupil) // 使用ValueOf()获取到结构体的Value对象

    fmt.Println(p.Type()) // 输出:Student
    fmt.Println(p.Kind()) // 输出:struct

    setStudent := reflect.ValueOf(&Pupil).Elem()
    //setStudent.Field(0).SetString("Mike") // 未导出字段，不能修改，panic会发生
    setStudent.Field(1).SetInt(19)
    fmt.Println(setStudent)

}

虽然反射可以越过Go语言的导出规则的限制读取结构体中未导出的成员，但不能修改这些未导出的成员。因为一个结构体中只有被导出的字段才是可修改的。

在结构体中有tag标签，通过反射可获取结构体成员变量的tag信息。

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Student struct {
    name string
    Age  int `json:"years"`
}

func main() {
    var Pupil Student = Student{"joke", 18}
    setStudent := reflect.ValueOf(&Pupil).Elem()

    sSAge, _ := setStudent.Type().FieldByName("Age")
    fmt.Println(sSAge.Tag.Get("json")) // years
}
程序输出：
years

反射结构体

为了完整说明反射的情况，通过反射一个结构体类型，综合来说明。下面例子较为系统地利用一个结构体，来充分举例说明反射：

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

// 结构体
type ss struct {
    int
    string
    bool
    float64
}

func (s ss) Method1(i int) string  { return "结构体方法1" }
func (s *ss) Method2(i int) string { return "结构体方法2" }

var (
    structValue = ss{ // 结构体
        20, 
        "结构体", 
        false, 
        64.0, 
    }
)

// 复杂类型
var complexTypes = []interface{}{
    structValue, &structValue, // 结构体
    structValue.Method1, structValue.Method2, // 方法
}

func main() {
    // 测试复杂类型
    for i := 0; i < len(complexTypes); i++ {
        PrintInfo(complexTypes[i])
    }
}

func PrintInfo(i interface{}) {
    if i == nil {
        fmt.Println("--------------------")
        fmt.Printf("无效接口值：%v\n", i)
        fmt.Println("--------------------")
        return
    }
    v := reflect.ValueOf(i)
    PrintValue(v)
}

func PrintValue(v reflect.Value) {
    fmt.Println("--------------------")
    // ----- 通用方法 -----
    fmt.Println("String             :", v.String())  // 反射值的字符串形式
    fmt.Println("Type               :", v.Type())    // 反射值的类型
    fmt.Println("Kind               :", v.Kind())    // 反射值的类别
    fmt.Println("CanAddr            :", v.CanAddr()) // 是否可以获取地址
    fmt.Println("CanSet             :", v.CanSet())  // 是否可以修改
    if v.CanAddr() {
        fmt.Println("Addr               :", v.Addr())       // 获取地址
        fmt.Println("UnsafeAddr         :", v.UnsafeAddr()) // 获取自由地址
    }
    // 获取方法数量
    fmt.Println("NumMethod          :", v.NumMethod())
    if v.NumMethod() > 0 {
        // 遍历方法
        i := 0
        for ; i < v.NumMethod()-1; i++ {
            fmt.Printf("    ┣ %v\n", v.Method(i).String())
            //            if i >= 4 { // 只列举 5 个
            //                fmt.Println("    ┗ ...")
            //                break
            //            }
        }
        fmt.Printf("    ┗ %v\n", v.Method(i).String())
        // 通过名称获取方法
        fmt.Println("MethodByName       :", v.MethodByName("String").String())
    }

    switch v.Kind() {
    // 结构体：
    case reflect.Struct:
        fmt.Println("=== 结构体 ===")
        // 获取字段个数
        fmt.Println("NumField           :", v.NumField())
        if v.NumField() > 0 {
            var i int
            // 遍历结构体字段
            for i = 0; i < v.NumField()-1; i++ {
                field := v.Field(i) // 获取结构体字段
                fmt.Printf("    ├ %-8v %v\n", field.Type(), field.String())
            }
            field := v.Field(i) // 获取结构体字段
            fmt.Printf("    └ %-8v %v\n", field.Type(), field.String())
            // 通过名称查找字段
            if v := v.FieldByName("ptr"); v.IsValid() {
                fmt.Println("FieldByName(ptr)   :", v.Type().Name())
            }
            // 通过函数查找字段
            v := v.FieldByNameFunc(func(s string) bool { return len(s) > 3 })
            if v.IsValid() {
                fmt.Println("FieldByNameFunc    :", v.Type().Name())
            }
        }
    }
}
程序输出：
String             : <main.ss Value>
Type               : main.ss
Kind               : struct
CanAddr            : false
CanSet             : false
NumMethod          : 1
    ┗ <func(int) string Value>
MethodByName       : <invalid Value>
=== 结构体 ===
NumField           : 4
    ├ int      <int Value>
    ├ string   结构体
    ├ bool     <bool Value>
    └ float64  <float64 Value>
--------------------
String             : <*main.ss Value>
Type               : *main.ss
Kind               : ptr
CanAddr            : false
CanSet             : false
NumMethod          : 2
    ┣ <func(int) string Value>
    ┗ <func(int) string Value>
MethodByName       : <invalid Value>
--------------------
String             : <func(int) string Value>
Type               : func(int) string
Kind               : func
CanAddr            : false
CanSet             : false
NumMethod          : 0
--------------------
String             : <func(int) string Value>
Type               : func(int) string
Kind               : func
CanAddr            : false
CanSet             : false
NumMethod          : 0

细心的读者可能发现了上面代码中的一个有趣的问题，那就是structValue, &structValue的反射结果是不一样的，指针对象在这里有两个方法，而值对象只有一个方法，这是因为Method2()方法是指针方法，在值对象中是不能被反射到的。

本文节选于Go合集《Go语言四十二章经》：GOLANG ROADMAP 一个专注Go语言学习、求职的社区。