一、引言
先看官方Doc中Rob Pike给出的关于反射的定义:
Reflection in computing is the ability of a program to examine its own structure, particularly through types; it’s a form of metaprogramming. It’s also a great source of confusion.
(在计算机领域,反射是一种让程序——主要是通过类型——理解其自身结构的一种能力。它是元编程的组成之一,同时它也是一大引人困惑的难题。)
维基百科中的定义:
在计算机科学中,反射是指计算机程序在运行时(Run time)可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。用比喻来说,反射就是程序在运行的时候能够“观察”并且修改自己的行为。
不同语言的反射模型不尽相同,有些语言还不支持反射。《Go 语言圣经》中是这样定义反射的:
Go 语言提供了一种机制在运行时更新变量和检查它们的值、调用它们的方法,但是在编译时并不知道这些变量的具体类型,这称为反射机制。
为什么要用反射?
需要反射的 2 个常见场景:
有时你需要编写一个函数,但是并不知道传给你的参数类型是什么,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。
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。
但是对于反射,还是有几点不太建议使用反射的理由:
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。
二、相关基础
反射是如何实现的?我们以前学习过 interface,它是 Go 语言实现抽象的一个非常强大的工具。当向接口变量赋予一个实体类型的时候,接口会存储实体的类型信息,反射就是通过接口的类型信息实现的,反射建立在类型的基础上。
Go 语言在 reflect 包里定义了各种类型,实现了反射的各种函数,通过它们可以在运行时检测类型的信息、改变类型的值。在进行更加详细的了解之前,我们需要重新温习一下Go语言相关的一些特性,所谓温故知新,从这些特性中了解其反射机制是如何使用的。
Go语言的类型:
变量包括(type, value)两部分
理解这一点就知道为什么nil != nil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。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。
Go是静态类型语言。每个变量都拥有一个静态类型,这意味着每个变量的类型在编译时都是确定的:int,float32, *AutoType, []byte, chan []int 诸如此类。
在反射的概念中, 编译时就知道变量类型的是静态类型;运行时才知道一个变量类型的叫做动态类型。
静态类型
静态类型就是变量声明时的赋予的类型。比如:
type MyInt int // int 就是静态类型type A struct{ Name string // string就是静态 } var i *int //* int就是静态类型
动态类型
动态类型:运行时给这个变量赋值时,这个值的类型(如果值为nil的时候没有动态类型)。一个变量的动态类型在运行时可能改变,这主要依赖于它的赋值(前提是这个变量是接口类型)。
```govar A interface{} // 静态类型interface{}A = 10 // 静态类型为interface{} 动态为intA = "String" // 静态类型为interface{} 动态为stringvar M *intA = M // A的值可以改变```
Go语言的反射就是建立在类型之上的,Golang的指定类型的变量的类型是静态的(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.Readerr = 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.Writerw = 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。
所以我们要理解两个基本概念 Type 和 Value,它们也是 Go语言包中 reflect 空间里最重要的两个类型。
三、Type和Value
我们一般用到的包是reflect包。
既然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。那么在Golang的reflect反射包中有什么样的方式可以让我们直接获取到变量内部的信息呢? 它提供了两种类型(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(),看看官方的解释
// 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
reflect.TypeOf()是获取pair中的type,reflect.ValueOf()获取pair中的value。
首先需要把它转化成reflect对象(reflect.Type或者reflect.Value,根据不同的情况调用不同的函数。
t := reflect.TypeOf(i) //得到类型的元数据,通过t我们能获取类型定义里面的所有元素v := reflect.ValueOf(i) //得到实际的值,通过v我们获取存储在里面的值,还可以去改变值
示例代码:
package mainimport ( "fmt" "reflect")func main() { //反射操作:通过反射,可以获取一个接口类型变量的 类型和数值 var x float64 =3.4 fmt.Println("type:",reflect.TypeOf(x)) //type: float64 fmt.Println("value:",reflect.ValueOf(x)) //value: 3.4 fmt.Println("-------------------") //根据反射的值,来获取对应的类型和数值 v := reflect.ValueOf(x) fmt.Println("kind is float64: ",v.Kind() == reflect.Float64) fmt.Println("type : ",v.Type()) fmt.Println("value : ",v.Float())}
运行结果:
type: float64value: 3.4-------------------kind is float64: truetype : float64value : 3.4
说明
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
Type 和 Value 都包含了大量的方法,其中第一个有用的方法应该是 Kind,这个方法返回该类型的具体信息:Uint、Float64 等。Value 类型还包含了一系列类型方法,比如 Int(),用于返回对应的值。以下是Kind的种类:
// A Kind represents the specific kind of type that a Type represents.// The zero Kind is not a valid kind.type Kind uintconst ( Invalid Kind = iota Bool Int Int8 Int16 Int32 Int64 Uint Uint8 Uint16 Uint32 Uint64 Uintptr Float32 Float64 Complex64 Complex128 Array Chan Func Interface Map Ptr Slice String Struct UnsafePointer)原文:https://juejin.cn/post/7102346021337825287