Go语言的反射机制

Posted 2021-04-05 甩手将军

之前有个Go的项目涉及到根据一个用户定义的数据结构描述文件动态得对一个JSON文档进行操作。因为数据定义不可预测，无法直接对一个固定的struct进行操作，不可避免得涉及到了使用反射机制（reflection）的遍历和修改。于是，顺便把Go的反射机制研究了一下。笔记部分摘抄于The Go Blog。

类型与接口

在了解反射机制前，必须弄清楚Go语言的类型与接口是什么关系。

Go是静态类型语言，这意味着编译时所有变量都有一个确定的类。比如：

type MyString string
var foo string
var bar MyString

以上例子中foo的类型是string，bar的类型是MyString。虽然MyString就是string的类型别名（type alias），在编译时他们是被区别对待的（毕竟用户可能在别名类型上定义更多的方法）。

相比于这些实体的类型，接口（interface）是比较特别的。在Go语言中，接口就是零个或多个方法的集合。实现某个接口不需要显式声明，只需实现接口所定义的方法就好了。而最特别的interface{}，它代表着零个方法的集合，那自然而然的，任何值都已经自动实现了它。

一个拥有类型为接口的变量实际上由两部分组成：

• 实现接口的变量值

• 变量最完整的类型描述

以下例子中：

// 定义一个会问好的接口
type Greeting interface {
   SayGreeting()
}
// 以说“你好”的方式实现上面的接口
type Person struct {}
fun (_ Person) SayGreeting() {
  fmt.Println("你好")
}

// 使用HelloGreeting
var greeter Greeting
greeter = &Person{}
greeter.SayGreeting()

变量greeter的类型为接口Greeting，而它实际上拥有两部分：

• 变量greeter的值

• 变量greeter最完整的类型*HelloGreeting

而在了解了这种设计以后，我们可以使用类型断言（type assertion）来得到变量最完整的类型：

var helloGreeter *Person = greeter.(*Person)

我们甚至可以把它赋值给一个interface{}：

var empty interface{}
empty = helloGretter    //这里不需要断言，因为interface{}是大家自动实现的

当然，赋值给其他实现的接口类型也是可以的：

type Gratitude interface {
  fun ExpressGratitude()
}
fun (_ Person) ExpressGratitude {
  fmt.Println("谢谢！")
}
greeter.(Gratitude).ExpressGratitude()

反射的基本机制

反射其实只是一种查看接口下的值和类型的方法（上面提到的组成接口的两部分）。reflect.Value和reflect.Type分别对应了这两个组成部分。在以下例子中：

var x float64 = 3.4
fmt.Println("type: ", reflect.TypeOf(x))
fmt.Println("value: ", reflect.ValueOf(x))

当变量x被传入reflect.TypeOf(interface{})和reflect.ValueOf(interface{})的时候，它实际上先被打包成了interface{}类型（尽管在后台它仍然是「x=3.4, float64」）作为参数传递给了方法，而后两个方法再拆开了包装，看到了底下x真实完整的值和类型。

另外值得一提的是，除了reflect.Type和reflect.Value之外，另外一个比较重要的是reflect.Kind。它可以通过以上两个类型获取。reflect.Kind和reflect.Type非常类似，通过它同样可以获取类型信息。然而，两者的区别在于，reflect.Type只能看到静态类型，而reflect.Kind只能获取后台类型。以一开始MyString和string的例子来讲，通过reflect.Type可以获取MyString，而通过reflect.Kind可以获取string。

正如反射的名字一样，我们也可以从反射对象回到interface{}。通过reflect.Value的Interface() interface{}方法，我们又可以得到一个静态类型为interface{}（但实际上含有值和真实类型）的变量。

反射机制中的可修改性

反射机制中的可修改性是一个比较令人抓狂的特性（作者本人就曾经抓狂了一整个下午）。但实际上，只要懂得了语言是传递了变量值，还是传递了变量引用，还是很好理解的。比如以下这个例子中：

var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x)
v.SetFloat(7.1)

这断代码最终会panic。因为在获取reflect.Value的过程中，系统将x打包成了interface{}，而这个打包的过程使用的是一个x的副本，而非在内存中x的本尊。所以最后SetFloat若是成功，被修改的会是x的副本，而不是内存中的本尊。Go语言认为这种操作毫无意义，所以将其panic处理。

p := reflect.ValueOf(&x)
v := p.Elem()
v.SetFloat(7.1)

写得累死了，全文完！