Go语言反射（reflect）及应用

Go语言反射（reflect）及应用

基本原理及应用场景

在编译时不知道类型的情况下，可更新变量、在运行时查看值、调用方法以及直接对它们的布局进行操作，这种机制被称为反射。

具体的应用场景大概如下：

• 动态地获取变量的各种信息（包括变量的类型type、类别kind）；
• 如果是结构体变量，还可以获取结构体本身的字段、方法；
• 可以修改变量的值，调用变量的方法；

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具体应用场景：

• 编写函数的适配器；

  func funcName(funcPtr interface{},args ...interface{}){}
  

  在暂时未知调用哪个接口的时候，进行传参，传入的是可变参数args，这时候配合传入的函数指针funcPtr，利用反射，进行动态地调用函数。

  func testInt(b interface{})  {
  	//获取类型
  	rType := reflect.TypeOf(b)
  	fmt.Println("rType:",rType)
  
  	//获取值
  	rVal := reflect.ValueOf(b)
  	n :=  rVal.Int()
  	fmt.Printf("rVal  value:%v , type: %T\n",rVal,rVal)
  	fmt.Printf("n value: %v , type: %T \n",n,n)
  
  	//获取interface{}
  	Ir := rVal.Interface()
  	fmt.Printf("Ir , value: %v , type: %T \n",Ir,Ir)
  	//类型断言
  	num := Ir.(int)
  	fmt.Printf("num , value: %v , type: %T \n",num,num)
  }
  
  func testStruct(b interface{})  {
  	rType := reflect.TypeOf(b)
  	fmt.Println("rType:",rType)
  
  	//获取值
  	rVal := reflect.ValueOf(b)
  	fmt.Printf("rVal  value:%v , type: %T\n",rVal,rVal)
  
  	//获取interface{}
  	Ir := rVal.Interface()
  	fmt.Printf("Ir , value: %v , type: %T \n",Ir,Ir)
  
  	rKind := rVal.Kind() //表示数据类别
  	fmt.Printf("rkind , kind: %v , type: %T \n",rKind,rKind)
  
  	//类型断言
  	num ,ok:= Ir.(Student)
  	if ok {
  		fmt.Printf("num , value: %v , type: %T \n", num, num)
  		fmt.Println(num.Name)
  	}
  }
  

• 对结构体进行序列化，需要制定Tag。

  在对函数结构体序列化的时候，自定义Tag用到了反射，生成相对应的字符串。

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reflect 包及相关常用函数

type Kind

type Kind uint

Kind代表Type类型值表示的具体分类。零值表示非法分类。

type Type

type Type interface {
...
}

Type类型用来表示一个go类型。

不是所有go类型的Type值都能使用所有方法。请参见每个方法的文档获取使用限制。在调用有分类限定的方法时，应先使用Kind方法获知类型的分类。调用该分类不支持的方法会导致运行时的panic。

func TypeOf

func TypeOf(i interface{}) Type

TypeOf返回接口中保存的值的类型，TypeOf(nil)会返回nil。

type Value

type Value struct {
    // 内含隐藏或非导出字段
}

Value为go值提供了反射接口。

不是所有go类型值的Value表示都能使用所有方法。请参见每个方法的文档获取使用限制。在调用有分类限定的方法时，应先使用Kind方法获知该值的分类。调用该分类不支持的方法会导致运行时的panic。

Value类型的零值表示不持有某个值。零值的IsValid方法返回false，其Kind方法返回Invalid，而String方法返回""，所有其它方法都会panic。绝大多数函数和方法都永远不返回Value零值。如果某个函数/方法返回了非法的Value，它的文档必须显式的说明具体情况。

如果某个go类型值可以安全的用于多线程并发操作，它的Value表示也可以安全的用于并发。

func ValueOf

func ValueOf(i interface{}) Value

ValueOf返回一个初始化为i接口保管的具体值的Value，ValueOf(nil)返回Value零值。

func (Value) Kind

func (v Value) Kind() Kind

Kind返回v持有的值的分类，如果v是Value零值，返回值为Invalid

func (Value) Elem

func (v Value) Elem() Value

Elem返回v持有的接口保管的值的Value封装，或者v持有的指针指向的值的Value封装。如果v的Kind不是Interface或Ptr会panic；如果v持有的值为nil，会返回Value零值。

unc (Value) NumField

func (v Value) NumField() int

返回v持有的结构体类型值的字段数，如果v的Kind不是Struct会panic

func (Value) Field

func (v Value) Field(i int) Value

返回结构体的第i个字段（的Value封装）。如果v的Kind不是Struct或i出界会panic

func (Value) NumMethod

func (v Value) NumMethod() int

返回v持有值的方法集的方法数目。

func (Value) Method

func (v Value) Method(i int) Value

返回v持有值类型的第i个方法的已绑定（到v的持有值的）状态的函数形式的Value封装。返回值调用Call方法时不应包含接收者；返回值持有的函数总是使用v的持有者作为接收者（即第一个参数）。如果i出界，或者v的持有值是接口类型的零值（nil），会panic。

func (Value) MethodByName

func (v Value) MethodByName(name string) Value

返回v的名为name的方法的已绑定（到v的持有值的）状态的函数形式的Value封装。返回值调用Call方法时不应包含接收者；返回值持有的函数总是使用v的持有者作为接收者（即第一个参数）。如果未找到该方法，会返回一个Value零值。

更多其它类型以及函数：Go语言标准库文档。

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注意事项及细节

• 变量、interface{} 和 reflect.Value 是可以相互转换的。

  

• reflect.Value.Kind，获取变量的类别，返回的是一个常量

• Type 和 Kind 的区别

  Type 是类型, Kind是类别， Type 和Kind 可能是相同的，也可能是不同的。

  比如: var num int = 10， num 的 Type 是 int , Kind 也是 int；

  比如: var stu Student stu 的Type 是 packageXXX.Student , Kind 是 struct 。

• 通过反射的来修改变量, 注意当使用SetXxx 方法来设置，需要通过传入对应的指针类型来完成, 这样才能改变传入的变量的值；

  同时使用到reflect.Value.Elem()方法转换成对应保管的值的Value封装，或者持有的指针指向的值的Value封装。

  func testElem(b interface{})  {
  	rVal := reflect.ValueOf(b)
  	rVal.Elem().SetInt(20)//Elem()转换指针为所指向的值，相当于用一个变量引用该指针指向的值
      }
  	/* func (Value) Elem
  	  eg: func (v Value) Elem() Value
  	Elem返回v持有的接口保管的值的Value封装，或者v持有的指针指向的值的Value封装。
  	如果v的Kind不是Interface或Ptr会panic；如果v持有的值为nil，会返回Value零值。*/
  

  

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实例

需求：使用反射来遍历结构体的字段，调用结构体的方法，修改结构体字段的值，并获取结构体标签的值

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

//使用反射来遍历结构体的字段，调用结构体的方法，修改结构体字段的值，并获取结构体标签的值

//定义结构体
type Student struct {
	Name string	`json:"name"`  // 是 ` ` (tab键上的~按键) ,不是 ' '
	Sex string `json:"sex"`
	Age int `json:"age"`
	Sal float64 `json:"sal"`
}

func (s Student) GetName() string  {  //第0个方法
	fmt.Println("该结构体Name字段值为：",s.Name)
	return s.Name
}

func (s *Student) Set(newName string,newAge int,newSal float64){  //第2个方法
	s.Name = newName
	s.Age = newAge
	s.Sal = newSal
	s.Print()
}

func (s Student) Print()   { //第1个方法
	fmt.Println("调用 Print 函数输出结构体：",s)
}

//反射获取结构体字段、方法，并调用
func testReflect(b interface{})  {
	rVal := reflect.ValueOf(b).Elem()
	rType := reflect.TypeOf(b).Elem()

	//判断是否是结构体在进行下一步操作
	if rType.Kind() != reflect.Struct{
		fmt.Println("该类型不是结构体。所以无法获取字段及其方法。")
	}

	//获取字段数量
	numField := rVal.NumField()
	fmt.Printf("该结构体有%d个字段\n",numField)
	//遍历字段
	for i := 0; i < numField; i++ {
		//获取字段值、标签值
		rFieldTag := rType.Field(i).Tag.Get("json")
		if rFieldTag != "" {
			fmt.Printf("结构体第 %v 个字段值为：%v ," +
				"Tag‘json’名为：%v\n",i,rVal.Field(i),rFieldTag)
		}
	}

	//获取方法数量
	numMethod := rVal.NumMethod()   //用指针可以获取到指针接收的方法
	fmt.Printf("该结构体有%d个方法\n",numMethod)

	//调用方法（方法顺序 按照ACSII码排序）
	rVal.Method(0).Call(nil)
	rVal.Method(1).Call(nil)

	//参数也需要以 Value 的切片 传入
	params  := make([]reflect.Value ,3)
	params[0] = reflect.ValueOf("hhhh")
	params[1] = reflect.ValueOf(28)
	params[2] = reflect.ValueOf(99.9)
	rVal.Method(2).Call(params)

	rVal.Method(1).Call(nil)
}

func main() {
	stu := Student{
		Name: "莉莉安",
		Sex: "f",
		Age: 19,
		Sal: 98.5,
	}

	//调用编写的函数并输出
	testReflect(&stu)
	fmt.Println("主函数输出结构体 Student ：",stu)
}

上面方法无法通过调用结构体中指针接收的方法，来修改结构体字段，无法获取指针接收的修改方法。

已解决，可选思路如下：

1. 可通过直接获取字段值进行修改。（不够便捷）

2. 用指针类型的reflect.Value可以获取到指针接收的方法（同时还包括值接受者的方法），不转换为指针所指向的值，直接用指针操作即可。

   可以识别并使用出指针接收的结构体的所有方法，包括值接收的、指针接收的方法。（前提是原结构体有修改方法）

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func (Value) Elem()

Elem返回v持有的接口保管的值的Value封装，或者v持有的指针指向的值的Value封装。

注意：并不是地址，或者指向原值的引用。

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结合解决思路，修改结果如下：

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

//使用反射来遍历结构体的字段，调用结构体的方法，修改结构体字段的值，并获取结构体标签的值

//定义结构体
type Student struct {
	Name string	`json:"name"`  // 是 ` ` (tab键上的~按键) ,不是 ' '
	Sex string `json:"sex"`
	Age int `json:"age"`
	Sal float64 `json:"sal"`
}

func (s Student) GetName() string  {  //第0个方法
	fmt.Println("该结构体Name字段值为：",s.Name)
	return s.Name
}

func (s *Student) Set(newName string,newAge int,newSal float64){  //第2个方法
	s.Name = newName
	s.Age = newAge
	s.Sal = newSal
	s.Print()
}

func (s Student) Print()   { //第1个方法
	fmt.Println("调用 Print 函数输出结构体：",s)
}

//反射获取结构体字段、方法，并调用
func testReflect(b interface{})  {
	rVal := reflect.ValueOf(b).Elem()
	rValI := reflect.ValueOf(b)
	rType := reflect.TypeOf(b).Elem()

	//判断是否是结构体在进行下一步操作
	if rType.Kind() != reflect.Struct{
		fmt.Println("该类型不是结构体。所以无法获取字段及其方法。")
	}

	//获取字段数量
	numField := rVal.NumField()
	fmt.Printf("该结构体有%d个字段\n",numField)
	//遍历字段
	for i := 0; i < numField; i++ {
		//获取字段值、标签值
		rFieldTag := rType.Field(i).Tag.Get("json")
		if rFieldTag != "" {
			fmt.Printf("结构体第 %v 个字段值为：%v ," +
				"Tag‘json’名为：%v\n",i,rVal.Field(i),rFieldTag)
		}
	}

	//获取方法数量
	numMethod := rValI.NumMethod()   //用指针可以获取到指针接收的方法
	fmt.Printf("该结构体有%d个方法\n",numMethod)

	//调用方法（方法顺序 按照ACSII码排序）
	rVal.Method(0).Call(nil)
	rVal.Method(1).Call(nil)

	//参数也需要以 Value 的切片 传入
	params  := make([]reflect.Value ,3)
	params[0] = reflect.ValueOf("hhhh")
	params[1] = reflect.ValueOf(28)
	params[2] = reflect.ValueOf(99.9)
	rValI.Method(2).Call(params)

	rVal.Method(1).Call(nil)
}

func main() {
	stu := Student{
		Name: "莉莉安",
		Sex: "f",
		Age: 19,
		Sal: 98.5,
	}

	//调用编写的函数并输出
	testReflect(&stu)
	fmt.Println("主函数输出结构体 Student ：",stu)
}