9. 反射
反射
什么是反射
反射可以认为是程序在运行时的一种能力，反射可以在程序运行时访问、检测和修改它本身状态，比如在程序运行时可以检查变量的类型和值，调用它们的方法，甚至修改它们的值。使用反射可以增加程序的灵活性，简单来说，反射就是程序在运行时能够检测自身和修改自身的一种能力。
Go语言反射
对于很多的高级语言都实现了反射，像Java，Python。在Go语言中，反射在Go语言内置的reflect包下实现。Go语言中的反射建立在Go的类型系统之上，并且与接口密切相关。通过前面的学习我们知道Go语言的空接口包含类型(Type)和值(Value)两个部分，在反射里，也要用到类型(Type)和值(Value)。reflect包中定义了reflect.Type和reflect.Value，正好对应我们前面所说的Type和Value。要注意的是reflect.Type是一个接口而reflect.Value是一个具体的结构体。在reflect.Type接口中定义了很多跟类型相关的方法，而reflect.Value则是绑定了很多跟值相关的方法。
reflect.TypeOf()
由于reflect.Type是一个接口，所以只有当某个类型实现了这个接口，我们才能获取到它的类型，同时，在reflect包内，类型描述符是未导出类型，所以我们只能通过reflect.TypeOf()方法获取reflect.Type类型的值。
我们首先看一个例子，看下reflect.TypeOf()的常用用法：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
}
func main() {
var num int64 = 100
t1 := reflect.TypeOf(num)
fmt.Println(t1.String())
st := Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
}
t2 := reflect.TypeOf(st)
fmt.Println(t2.String())
}运行结果：
int64
main.Student可以看到对于基础类型和struct类型通过调用reflect.TypeOf()都打印出了对应的类型信息。注意reflect.TypeOf返回的是一个reflect.Type接口类型，我们通过调用这个接口的String()方法，得到最终的字符串信息。
在前面学习interface的章节中，我们知道一个具体的数据类型是可以赋值给一个interface类型的，反过来则不行，要用到interface的断言。在一个interface赋值之后，其实是对应了两个类型，一个是静态类型，就是在程序编译期就确定的类型，interface的静态类型就是接口interface，同时当interface赋值之后，他还有一个动态类型，就是被赋值的那个数据的具体类型，假设在上例中，我们将st赋值给一个空interface，那么这个interface的动态类型就是Student。
对一个数据对象进行反射操作，其实是首先将具体对象类型转化为一个interface类型，然后再将interface类型转化为reflect包下的反射类型，反射类型里的类型信息和值信息其实就是对应着这个中间类型interface的类型和值。
reflect.TypeOf()方法获取的就是这个interface{}中的类型部分。
reflect.ValueOf()
同理，reflect.ValueOf()方法自然就是获取接口中的值部分，reflect.ValueOf()的返回值其实就是一个reflect.Value结构。
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
}
func main() {
var num int64 = 100
v1 := reflect.ValueOf(num)
fmt.Println(v1)
fmt.Println(v1.String())
st := Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
}
v2 := reflect.ValueOf(st)
fmt.Println(v2)
fmt.Println(v2.String())
}运行结果：
100
<int64 Value>
{zhangsan 18}
<main.Student Value>注意到这里fmt.Println(v1)和fmt.Println(v1.String())打印的不一样，上面说了reflect.ValueOf()的返回值就是一个reflect.Value结构，但是fmt.Println(v1)却打印出了具体的值，这是因为fmt.Println的参数是一个接口类型，在执行过程中有一些类型转换，对reflect.Value结构做了特殊处理。
Go语言数据种类
在Go语言中常用的数据类型有26种，以枚举的方式定义在src/reflect/type.go文件中：
这些类型中包含int，bool之类的基础数据类型，也包含Struct，Array，Map等复合类型，有了这些类型，我们用type struct自定义的任何类型都可以由他们组合完成。
看个type struct定义的数据类型使用反射的例子：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type WrapInt int
func main() {
var num1 int = 100
var num2 WrapInt = 1000
num1 = int(num2) // 不同类型的type赋值，这里要强转
typeNum1 := reflect.TypeOf(num1)
fmt.Printf("type of num1 is %s\n", typeNum1.String())
typeNum2 := reflect.TypeOf(num2)
fmt.Printf("type of num2 is %s\n", typeNum2.String())
fmt.Printf("kind of num1 is %v\n", typeNum1.Kind())
fmt.Printf("kind of num2 is %v\n", typeNum2.Kind())
}运行结果：
type of num1 is int
type of num2 is main.WrapInt
kind of num1 is int
kind of num2 is int通过WrapInt的定义可以看到，WrapInt其实就是用type给int去了个别名，二者底层其实都是int类型，但是通过reflect.TypeOf获取到各自的type其实是不一样的，不同type之间的变量赋值是需要类型强制转换的，但是深层次的去分析type的种类，即Kind确是一样的。
反射使用
值对象
reflect包下跟值对象相关的常用函数或方法：
| 函数/方法 | 说明 |
|---|---|
reflect.TypeOf() | 获取某个对象的反射类型实现(reflect.Type) |
reflect.ValueOf() | 获取某个对象的反射值对象(reflect.Value) |
reflect.Value.NumField() | 获取结构体的反射值对象中的字段个数，只对结构体类型有效 |
reflect.Value.Field(i) | 获取结构体的反射值对象中的第i个字段，只对结构体类型有效 |
reflect.Kind() | 从反射值对象中获取该值的种类 |
reflect.Value.MapKeys() | 对map的每个键的reflect.Value对象组成的一个切片 |
reflect.Value.MapIndex(i) | 根据map的某个键的reflect.Value对象，返回值的reflect.Value对象 |
reflect.Value.Len() | 对切片或数组的反射对象求切片或数组的长度 |
reflect.Value.Index(i) | 返回切片或数组第i个元素的reflect.Value值 |
reflect.Int()/reflect.Uint()/reflect.String()/reflect.Bool() | 从反射的值对象中取出对应值，注意reflect.Int()/reflect.Uint()方法对种类做了合并处理，它们只返回相应的最大范围的类型，Int()返回Int64类型，Uint()返回Uint64类型 |
获取struct反射值
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
st := Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 95.5,
}
v := reflect.ValueOf(st)
fmt.Printf("the field num of Student is %d\n", v.NumField())
fmt.Printf("field1 type is %v, value is %s\n", v.Field(0).Type().Name(), v.Field(0).String())
fmt.Printf("field2 type is %v, value is %d\n", v.Field(1).Type().Name(), v.Field(1).Int())
fmt.Printf("field2 type is %v, value is %f\n", v.Field(2).Type().Name(), v.Field(2).Float())
}运行结果：
the field num of Student is 3
field1 type is string, value is zhangsan
field2 type is int, value is 18
field2 type is float64, value is 95.500000v := reflect.ValueOf(st)，v是一个Student类型的反射值对象，通过v.NumField()可以得出Student类型的字段个数，然后v.Field(i).Type().Name()打印出各个字段值的类型，v.Field(i)打印出各个字段值
注意：NumField()和Field()方法只有原对象是结构体时才能调用，否则会panic
获取map反射值
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
m := map[int]uint32{
1: 100,
2: 200,
}
v := reflect.ValueOf(m)
for _, k := range v.MapKeys() {
field := v.MapIndex(k)
fmt.Printf("key type is %v, key = %d; value type is %v, value = %d\n", k.Type().Name(), k.Int(), field.Type().Name(), field.Uint())
}
}运行结果：
key type is int, key = 1; value type is uint32, value = 100
key type is int, key = 2; value type is uint32, value = 200v := reflect.ValueOf(m)对map类型的对象m进行反射，通过v.MapKeys()的到m中所有key的reflect.Value对象k，然后通过v.MapIndex(k)的到对应key反射值对象的value反射值对象，然后通过reflect.Value的Type().Name()方法获取map中key，value的类型，然后打印出对应值
获取slice反射值
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
slice := []int{1, 2, 3}
v1 := reflect.ValueOf(slice)
for i := 0; i < v1.Len(); i++ {
elem := v1.Index(i)
fmt.Printf("%v ", elem.Interface())
}
fmt.Println()
nums := [3]int{4, 5, 6}
v2 := reflect.ValueOf(nums)
for i := 0; i < v2.Len(); i++ {
elem := v2.Index(i)
fmt.Printf("%v ", elem.Interface())
}
}运行结果：
1 2 3
4 5 6v1，v2分别是切片和数组的反射值对象，通过Len()获取到数组或切片中的元素个数，然后通过v.Index(i)获取对应元素的reflect.value对象，打印出其值
注意：
Len()和Index(i)方法只能在原对象是切片，数组或字符串时才能调用，其他类型会panic。
类型对象
reflect包下跟类型相关的常用函数或方法
| 函数/方法 | 说明 |
|---|---|
reflect.Value.NumField() | 获取结构体的反射值对象中的字段个数，只对结构体类型有效 |
reflect.Value.Field(i) | 获取结构体的反射值对象中的第i个字段，只对结构体类型有效 |
reflect.Value.Elem() | 根据指针获取对应的具体类型 |
reflect.Value.NumIn() | 获取函数反射类型的参数个数 |
reflect.Value.In(i) | 获取函数反射类型的第i个参数 |
reflect.Value.NumOut() | 获取函数反射类型的返回值个数 |
reflect.Value.Out(i) | 获取函数反射类型的第i个返回值 |
reflect.Value.NumMethod() | 获取struct上绑定的方法个数 |
reflect.Value.Method(i) | 获取struct上绑定的第i个方法 |
struct反射类型
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
st := Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
t := reflect.TypeOf(st)
fmt.Println(t.Name())
fmt.Println(t.Kind())
fmt.Println(t.NumField())
for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
fmt.Printf("field1 name is %s, field1 type is %s\n", t.Field(i).Name, t.Field(i).Type.String())
}
}运行结果：
Student
struct
3
field1 name is Name, field1 type is string通过reflect.Type的Name()方法可以获取对应的Type类型，Kind()方法获取底层的数据种类，即kind，跟reflect.Value一样，reflect.Type也提供了NumField()方法用于获取结构体对象中的字段个数，通过t.Field(i).Name可以获取对应字段的名字。同样，Field(i)和NumField()也只能对结构体反射使用
指针反射类型
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
t := reflect.TypeOf(st)
fmt.Println(t.Kind())
fmt.Println(t.Elem().Name()) // 这里一定要加Elem()，根据指针获取到具体类型后，才能或者具体的type名
fmt.Println(t.Elem().NumField()) // 这里一定要加Elem()，根据指针获取到具体类型后，才能字段个数
for i := 0; i < t.Elem().NumField(); i++ {
fmt.Printf("field1 name is %s, field1 type is %s\n", t.Elem().Field(i).Name, t.Elem().Field(i).Type.String())
}
}运行结果：
ptr
Student
3
field1 name is Name, field1 type is string
field2 name is Age, field2 type is int
field3 name is Score, field3 type is float64可以看到，跟上面直接获取struct有一点点小小的区别，那就是fmt.Println(t.Kind())打印出的是一个ptr指针类型，而不再是struct类型，正是因为这里是一个ptr，所以我们不能直接在这个ptr上调用.Name()以及其他的.NumField()之类的方法，要根据ptr的.Elem()获取到具体类型之后，才能用这些方法，否则程序就回报panic，这点一定要注意
函数反射类型
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func Add(num1, num2 int) (int, error) {
return num1 + num2, nil
}
func main() {
fmt.Println("input:")
t := reflect.TypeOf(Add)
for i := 0; i < t.NumIn(); i++ {
tIn := t.In(i)
fmt.Print(tIn.Name())
fmt.Printf(" ")
}
fmt.Printf("\n--------------------------------")
fmt.Println("output:")
for i := 0; i < t.NumOut(); i++ {
tOut := t.Out(i)
fmt.Print(tOut.Name())
fmt.Print(" ")
}
}运行结果：
input:
int int
--------------------------------
output:
int errort := reflect.TypeOf(Add)获取到Add函数的type类型，然后通过NumIn()方法获得Add函数的参数个数，依次打印出参数的类型。通过NumOut()方法获得Add函数的返回值个数，依次打印出返回值的类型
3.2.4 反射获取struct方法
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func (s *Student) GetName() string {
return s.Name
}
func (s *Student) SetName(name string) {
s.Name = name
}
func (s *Student) GetAge() int {
return s.Age
}
func (s *Student) SetAge(age int) {
s.Age = age
}
func (s *Student) GetScore() float64 {
return s.Score
}
func (s *Student) SetScore(score float64) {
s.Score = score
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
t := reflect.TypeOf(st)
for i := 0; i < t.NumMethod(); i++ {
m := t.Method(i)
fmt.Printf("%+v\n", m)
}
}运行结果：
{GetName func(*main.Student) string}
{SetName func(*main.Student, string)}
{GetAge func(*main.Student) int}
{SetAge func(*main.Student, int)}
{GetScore func(*main.Student) float64}
{SetScore func(*main.Student, float64)}reflect.Type.NumMethod()：返回struct所绑定的的方法个数reflect.Type.Method(i)：返回第i个方法的reflect.Method对象
reflect.Method定义在src/reflect/type.go文件：
type Method struct {
Name string // 方法名
PkgPath string
Type Type // 方法类型（
Func Value // 方法值（方法的接收器作为第一个参数）
Index int // 是结构体中的第几个方法
}所以，通过reflect.Method对象，我们可以获取到struct所绑定的对应方法的方法名，方法类型等信息
通过反射调用方法
在上一小节我们知道了reflect.Type.Method(i)可以获取到struct所绑定的具体的方法对象reflect.Method，通过这个对象，我们不仅可以获取方法的详细信息，还可以动态的调用方法。
其实在reflect.Value里我们也可以使用NumMethod()/Method(i)方法获取到对应的方法信息，不同的是reflect.Value.Method(i)返回的使一个reflect.Value对象，但是同样可以根据这个对象来动态调用方法，只是两者调用方法的方式有所区别
请看具体例子：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func (s *Student) GetName() string {
return s.Name
}
func (s *Student) SetName(name string) {
s.Name = name
}
func (s *Student) GetAge() int {
return s.Age
}
func (s *Student) SetAge(age int) {
s.Age = age
}
func (s *Student) GetScore() float64 {
return s.Score
}
func (s *Student) SetScore(score float64) {
s.Score = score
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
fmt.Printf("st === %+v\n", st)
t := reflect.TypeOf(st)
v := reflect.ValueOf(st)
m1, ok := t.MethodByName("SetName") // 获取SetName方法
fmt.Printf("t get func by name:%t\n", ok)
argsV1 := make([]reflect.Value, 0)
argsV1 = append(argsV1, v)
argsV1 = append(argsV1, reflect.ValueOf("lisi"))
m1.Func.Call(argsV1) //
fmt.Printf("st === %+v\n", st)
m2 := v.MethodByName("SetName") // 获取SetName方法
argsV2 := make([]reflect.Value, 0)
argsV2 = append(argsV2, reflect.ValueOf("wangwu"))
m2.Call(argsV2)
fmt.Printf("st === %+v\n", st)
}运行结果：
st === &{Name:zhangsan Age:18 Score:90.5}
t get func by name:true
st === &{Name:lisi Age:18 Score:90.5}
st === &{Name:wangwu Age:18 Score:90.5}可以看到通过reflect.Type.MethodByName()方法获取到的reflect.Method对象和reflect.Value.MethodByName()方法获取到的reflect.Method获取到的reflect.Value对象都可以在程序运行时动态的调用方法修改结构本身，student的name由zhangsan------>lisi------>wangwu。
但是二者的调用存在一个区别：通过reflect.Method调用方法，必须使用Func字段，而且要传入接收器的reflect.Value作为第一个参数
m1.Func.Call(argsV1)reflect.Value.MethodByName()返回一个reflect.Value对象，它不需要接收器的reflect.Value作为第一个参数，而且直接使用Call()发起方法调用：
m2.Call(argsV2)通过反射设置值
在介绍通过反射设置或者说是修改值的方法之前，首先介绍一个概念，反射寻址。简单的说，可寻址就是可以根据地址找到值，在反射里面，reflect.Value由reflect.ValueOf()方法得到，根据命名就可以知道reflect.ValueOf()是得到一个值对象，显然他不能得到这个值的地址。所以通过reflect.ValueOf()方法得到的reflect.Value都是不可寻址的。在reflect包下有一个CanAddr()方法可以用于验证一个对象是否可寻址
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
v := reflect.ValueOf(st)
fmt.Println(v.CanAddr())
}运行结果：
false尽管这里st是一个Student类型的指针，但是经过reflect.ValueOf()之后得到的对象v，仍然是不能寻址的，他只能反映出当前指针指向的具体元素的地址，而当前指针自身所在的内存地址是无从得知的
经过前面学习指针反射类型的学习，我们知道了假设reflect.ValueOf()返回的是一个指针的reflect.Value对象，那么我们可以调用reflect.Value.Elem()方法得到具体的类型，而此时得到的这个反射具体类型就是可寻址的，我们可以知道他的地址，道理很简单，因为reflect.Value.Elem()获取到的值，记录了根据指针获取到值这个获取路径，显然我们可以根据值追溯到地址
- reflect.Value.Elem()方法得到具体的类型可寻址
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
v := reflect.ValueOf(st)
fmt.Println(v.Elem().CanAddr())
}运行结果：
true可以看到，通过reflect.Value.Elem()方法得到具体的类型之后，这个具体的类型就是可寻址的，所以CanAddr()方法返回true
- 对切片进行反射时，通过reflect.Value.Index(i)获取到的reflect.Value对象是可以寻址的
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
slice := []int{1, 2, 3, 4, 5}
v := reflect.ValueOf(slice)
fmt.Println(v.Index(0).CanAddr())
fmt.Println(v.Index(1).CanAddr())
}运行结果：
true
true可以看到，通过reflect.Value.Index(i)获取到的reflect.Value对象是可以寻址的，所以CanAddr()方法返回true。但是对数组reflect.Value.Index(i)获取到的reflect.Value对象是不可寻址的
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
nums := [3]int{1, 2, 3}
v1 := reflect.ValueOf(nums)
fmt.Println(v1.Index(0).CanAddr())
}运行结果：
false可以看到，对数组reflect.Value.Index(i)获取到的reflect.Value对象是不可寻址的
通过reflect.ValueOf的到的其实是原始数据的一份拷贝，切片底层实现其实是一个stuct类型，struct里包含一个执行具体数组的指针，对切片拷贝，虽然拷贝了这个struct，自然struct里的指针也拷贝了一份，但是两个指针执行同一个内存区域，所以修改拷贝的切片，也会影响原值
- 通过结构体的指针获取到的字段也是可寻址的
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
v := reflect.ValueOf(st)
f := v.Elem().Field(0)
fmt.Println(f.CanAddr())
}运行结果：
true可以看到，通过结构体的指针获取到的字段也是可寻址的。通过上面分析，可寻址就是可以找到数据本身，而不是找到数据的副本，既然我们找到了数据本身，那么就可以对原数据修改，即设置值了吗？
大体上是这样，但是条件可能还要更严格一些，刚是可寻址还不够，比如当struct里含有未导出字段时，这个未导出字段时不可设置的。所以，在reflect包下有一个专门的方法用于判断这个值是否可修改：CanSet()
假设我们将Student的score字段改为未导出的，然后运行以下代码：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
score float64
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
score: 90.5,
}
v := reflect.ValueOf(st)
f := v.Elem().Field(0)
fmt.Println(f.CanSet())
f2 := v.Elem().Field(2)
fmt.Println(f2.CanSet())
}运行结果：
true
false可以看到，可导出字段Name是可设置的，而不可导出字段score是不可设置的。当我们判定一个值是可设置之后，接下来要怎么修改这个值呢？reflect.Value为基础类型提供了一系列特殊的Set方法：SetInt、SetUint、SetFloat等在反射的时候修改对应类型值。
下面看个具体例子：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string
Age int
Score float64
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
v := reflect.ValueOf(st)
f := v.Elem().Field(0)
f.SetString("lisi")
fmt.Printf("st = %+v\n", st)
}运行结果：
st = &{Name:lisi Age:18 Score:90.5}可以看到，通过调用第一个字段reflect.value的SetString方法，将st对象的Name改为了lisi。
结构体标签
我们在定义结构体的时候，可以为每个字段后面加一个标签，即StructTag，标签其实就是一组键值对，每个键值对用空格分开，这些标签信息可以通过反射获取：
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type Student struct {
Name string `json:"name"`
Age int `json:"age"`
Score float64 `json:"score"`
}
func main() {
st := &Student{
Name: "zhangsan",
Age: 18,
Score: 90.5,
}
t := reflect.TypeOf(st).Elem()
for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
f := t.Field(i)
fmt.Println(f.Tag)
}
}运行结果：
json:"name"
json:"age"
json:"score"反射的优缺点
优点：
- 可以提升程序代码的灵活性，根据条件在程序运行时灵活的调用函数，并且修改源代码结构
缺点：
- 主要是性能影响，反射过程中会有大量的内存开辟和gc过程，导致程序的性能降低