理解golang反射(reflection in Go)

Posted 2020-10-31

反射(reflection)是指在运行时，动态获取程序结构信息（元信息）的一种能力，是静态类型语言都支持的一种特性，如Java, golang等。这里主要详细介绍golang reflection相关知识

类型与接口（Types and interfaces）

type MyInt int

var i int
var j MyInt

i 为int类型，j为MyInt类型。虽然i,j底层类型均为int，但它们属于不同类型，没有转换不能相互赋值。

接口类型 interface, 表示一系列方法集合，任意concrete (non-interface) value 只要实现了接口方法，便可赋值给interface

// Reader is the interface that wraps the basic Read method.
type Reader interface {
    Read(p []byte) (n int, err error)
}

// Writer is the interface that wraps the basic Write method.
type Writer interface {
    Write(p []byte) (n int, err error)
}

var r io.Reader
r = os.Stdin
r = bufio.NewReader(r)
r = new(bytes.Buffer)
// and so on

r变量的静态类型为io.Reader,实际类型可能是File, Buffer类型

interface{} 特殊接口类型，没有任何方法，因此任何类型都可赋值给它

The representation of an interface

var r io.Reader
r = new(bytes.Buffer)

r变量的具体类型是io.Reader，实际类型是bytes.Buffer，那么在运行时，golang是如何实现的呢？

一个interface类型的变量存储了2个信息, 一个值，类型对<value,type> pair：

• 赋给变量的值(concrete value)

• 变量值的类型描述符(value's type descriptor)

var r io.Reader
tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {
    return nil, err
}
r = tty

接口类型r 的<value, type> pair是(tty, *os.File)

当然r变量的value tty不仅仅实现了io.Reader接口中的Read方法，还实现了io.Writer中的Write方法，因此可以进行

类型断言（type assertion），试图将r 转换为io.Writer

var w io.Writer
w = r.(io.Writer)

此时，接口变量w的<value,type>pair 为 (tty, *os.File)，也就是说r,w 底层value是一样的，可以通过不同的type来暴露不同的方法出来。

继续讨论

var empty interface{}
empty = w //此处不需要type assertion，因为任意类型都可以看作实现了empty interface的方法

接口变量empty的<value,type> pair 为 (tty, *os.File)

Reflection

1. Reflection goes from interface value to reflection object.（接口类型---> 反射类型(reflect.Value,reflect.Type)）

反射，可以获取interface类型变量的具体信息（<value,concrete type>）

golang 反射包为reflect

// ValueOf returns a new Value initialized to the concrete value
// stored in the interface i. ValueOf(nil) returns the zero Value.
func ValueOf(i interface{}) Value //获取pair中的value

// 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   //获取pair中的concrete type

eg:

var r io.Reader
r = os.Stdin   // <value, type> : <os.Stdin, *os.File>
rValue := reflect.ValueOf(r)
rType  := reflect.TypeOf(r)
fmt.Println("value:", rValue)
fmt.Println("type :", rType)

输出:
value: &{0xc04205a000} //指针
type : *os.File

var f float64
f = 1.234
fmt.Println("f value:",reflect.ValueOf(f))
fmt.Println("f type :",reflect.TypeOf(f))
输出:
f value: 1.234
f type : float64

2. Reflection goes from reflection object to interface value. 反射类型(reflect.Value,reflect.Type) --> 接口类型

type User struct {
   Id   int
   Name string
   Age  int
}

func (u User) ReflectCallFunc() {
   fmt.Println("reflect learn")
}

user := User{1, "test", 13}
var i interface{}
i = user

uValue := reflect.ValueOf(i)
uType  := reflect.TypeOf(i)
fmt.Println("uValue: ",uValue)
fmt.Println(uValue.Interface()) //转换为interface类型,unpack uValue.Interface().(User)
fmt.Println(uValue.Type())
fmt.Println("uValue,string: ",uType.String())
fmt.Println("uType: ",uType.Name())

for i := 0; i < uType.NumField(); i++ { //获取field信息
   field := uType.Field(i)
   value := uValue.Field(i).Interface()
   fmt.Printf("%s: %v = %v\n", field.Name, field.Type, value)
}

for i := 0; i < uType.NumMethod(); i++ {// 获取method信息
   method := uType.Method(i) 
   fmt.Printf("method[%d] = %s \n",i,method.Name)
}

fmt.Println(uValue.Kind())
fmt.Println(uType.Kind())

3. To modify a reflection object, the value must be settable. 通过反射修改变量

var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x)
fmt.Println("settability of v:", v.CanSet()) //print: settability of v: false
v.SetFloat(7.1) // Error: will panic.

不可修改的原因：we pass a copy of x to reflect.ValueOf, so the interface value created as the argument to reflect.ValueOf is a copy of x, not x itself

解决办法，传递指针！！

var x float64 = 3.4
p := reflect.ValueOf(&x) // Note: take the address of x.
fmt.Println("type of p:", p.Type())
fmt.Println("settability of p:", p.CanSet())

print:
type of p: *float64
settability of p: false //why ? p不可set,p指向的内容可set,p指向的内容即*p，如何获得p指向的内容？

reflect.Value 的Elem方法，可以获取value 指向的内容

v := p.Elem()
fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())//settability of v: true
v.SetFloat(7.1)
fmt.Println(v.Interface()) //7.1
fmt.Println(x)             //7.1

4. Structs 反射操作实例

type T struct {
   A int
   B string
}
t := T{23, "skidoo"}
s := reflect.ValueOf(&t).Elem()
typeOfT := s.Type()
for i := 0; i < s.NumField(); i++ {
   f := s.Field(i)
   fmt.Printf("%d:%v %s %s = %v\n", i, s.Kind(), typeOfT.Field(i).Name, f.Type(), f.Interface())
}

fmt.Println("canSet:",s.CanSet())
s.Field(0).SetInt(24)
s.Field(1).SetString("Sunset Strip")

fmt.Println("after change: ",s.Interface())

5. 通过reflect 来调用方法

type User struct {
   Id   int
   Name string
   Age  int
}

func (u User) ReflectCallFunc() {
   fmt.Println("reflect learn")
}


func (u User) FuncHasArgs(name string, age int) {
   fmt.Println("FuncHasArgs name: ", name, ", age:", age, "and origal User.Name:", u.Name)
}

func (u User) FuncNoArgs() {
   fmt.Println("FuncNoArgs")
}

user := User{1, "test", 13}
uValue := reflect.ValueOf(user)
uType  := reflect.TypeOf(user)


m1 := uValue.MethodByName("FuncHasArgs")
m2 := uValue.MethodByName("FuncNoArgs")
m ,b := uType.MethodByName("FuncNoArgs")
args := []reflect.Value{reflect.ValueOf("xiong"), reflect.ValueOf(30)}
m1.Call(args)

args = make([]reflect.Value,0)
m2.Call(args)

fmt.Println("m1:",m1)
fmt.Println("m2:",m2)
fmt.Printf("m:%#v,isfound:%v\n",m,b)
fmt.Println(m1)