golang 反射_Golang中的reflect原理

反射（reflect）是在计算机程序运行时，访问，检查，修改它自身的一种能力，是元编程的一种形式。在Java等语言中都很好地支持了反射。Golang也实现了反射，主要核心位于reflect包，官方文档为：

https://golang.org/pkg/reflect/​golang.org

本文将主要介绍Golang中的反射原理和支持的反射操作。

1. reflect原理：结构体与关系

Golang是强类型语言，每一个对象都有具体的静态类型。为什么说是静态类型呢？举个例子，如下代码：

type 
           

a和b在Go中会被认为是不同的类型，即不会被隐式转换。另外，在Golang中的对象其实是同时记录了两个信息：变量的真实值，与该变量的类型描述。具体地，interface {}在内部是通过emptyInterface结构体表示的，结构体的定义如下：

type 
           

其中， typ为类型信息，word为指针。

另外interface{}是一个没有函数定义的接口定义，Golang中的继承实现是通过比较函数判断的。也就是说，所有的结构体都实现了默认接口interface{}，这也是为什么所有值都能够隐式赋值给interface{}的原因。

以上的结构体便是Golang中反射的核心，也就是通过操作该结构来进行反射运算，包括获取对象的类型信息（rtype）和具体值（word指针），rtype的定义如下：

// rtype is the common implementation of most values.
           

定义了类型需要的数据。

1.1 reflect中的结构体

在Golang的反射中，另外两个核心结构体是Type和Value。

Type是描述类型信息的接口，包括：结构体的对齐方式、方法、字段、包路径、与其他结构体的关系等，具体定义可以参考源码：

https://golang.org/src/reflect/type.go?s=1310:7552#L27​golang.org

Value是保存了对象的类型、指针和其他元数据，具体定义如下：

type 
           

1.2 reflect对象的关系

reflect中的对象关系如下图所示，Type和Value称为反射对象，interface{}和Special Type是应用程序中的对象，其中，Special Type指应用程序中的具体类型。具体关系如下：

反射对象关系图

1) 从接口值到反射对象

interface{} -> Type： 通过reflect.TypeOf(interface{})获得interface的类型信息对象；

interface{} -> Value：通过reflect.ValueOf(interface{})获得interface的Value反射类型对象；

2) 从反射对象到接口值

Value->interface{}：通过Value.Interface()方法可以获得值对象Value对应的接口；注意，这里不能够直接获得具体类型，如果要获得具体类型，还需要显式地进行转换。例如，

var 
           

其中1）和2）两条关系也是Golang反射中三条大规则中的前两条。另外第三条是：

3) 想要修改一个反射对象，那么该值必须是可以被设置的

这个可以一个例子进行说明。如下：

var 
           

以上在最后一行代码将会抛出异常：

panic: reflect.Value.SetFloat using unaddressable value
           

也就是说，Value v指向的不是一个可寻址的值，简单地说就是不是一个地址块。但是如果改成如下代码：

var 
           

综上，也就是说当Value中管理的值是一个可被寻址的值那么改置便是一个可被修改的Value。

或者换一个方式去理解，在Golang中方法调用是值传递，然后，假如我们想要该一个方法中修改某一个对象的值，那么我们应该将指向该值的指针传入，而不是直接将值传入。

4) Type/Value转换

Value->Type：可以通过Value.Type()方法获得；而Type->Value是指创建一个Type的实例对象，则可以通过reflect.New(typ)等方法创建。

2. reflect中的结构体与方法

这里分五个维度进行介绍reflect中的结构和方法，便于理解反射的使用方法。这些操作最终都会落到前面定义的结构体emptyInterface，除在外层封装中变能够确定的方法外。

2.1 结构体

reflect中的结构体主要包括：Type，Value，ChanDir，Kind，MapIter，Method，SelectCase，SelectDir，SliceHeader，StringHeader，StructField，StructTag，ValueError等。其中，Type和Value之前已经介绍过了。

• ChanDir：管道的方向，有三个值：RecvDir/SendDir/BothDir，分别为接受，发送，双向；
• Kind：Type中的类型信息，包括：Invalid, 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，
• MapIter：Map的迭代器，包括三个方法：Key、Value、Next
• Method：描述方法的信息，包括：方法名，包路径，类型，函数，所处的下表；
• SelectCase：描述select 操作的信息，case的方向SelectDir，使用的Channel，发送的值Send；
• SelectDir：描述SelectCase中的方向，有三个值：SelectSend/SelectRecv/SelectDefault
• SliceHeader：描述切片Slice的信息，包括指针，长度，容量；
• StringHeader：描述字符串string的信息，包括指针，长度；
• StructField：描述结构体中的域field中的信息，包括：域名，包路径，类型，标签Tag，在结构体中的偏移量offset，Type.FieldByIndex中的下标index，是否是匿名；
• StructTag：描述标签信息，有两个方法：Get、Lookup
• ValueError：在调用一个Value不支持的方法时会报错，并记录到ValueError中。

2.2 reflect静态方法

reflect的静态方法主要用于反射对象的的操作，包括如下：

• reflect.Copy(dst, src Value) int：将src对象（Slice或Array）复制给dst对象，返回复制的个数；
• func DeepEqual(x, y interface{}) bool：比较两个对象是否是“深度相等”。具体如何比较可以参考：https://golang.org/pkg/reflect/#DeepEqual
• func Swapper(slice interface{}) func(i, j int)：生成一个Swapper交换方法，必须为slice；

2.3 域Type相关的方法

该类方法主要定义在https://golang.org/src/reflect/type.go?s=78900:78939#L2811中，包括，返回值都是Type：

• reflect.ArrayOf：创建一个指定Type和个数的数组；
• reflect.ChanOf：创建一个类型和方向的管道类型；
• reflect.FuncOf：创建一个指定输入/输出/是否可变（variadic）的函数定义；
• reflect.MapOf：创建一个指定key/value类型的Map类型；
• reflect.PtrTo：创建一个类型的指针；
• reflect.SliceOf：创建一个类型的Slice类型；
• reflect.StructOf：创建一个指定StructField 列表的结构体定义类型；
• reflect.TypeOf：获得interface的类型；

2.4 值Value相关静态方法

该类方法主要定义在https://golang.org/src/reflect/value.go?s=60334:60372#L2014中，包括：

• reflect.Append：将值append到一个Slice中，并且返回结果；
• reflect.AppendSlice：将一个slice append到slice中；
• reflect.Indirect：返回该Value的指向对象，如果是nil，返回零值，如果非指针，返回该值；
• reflect.MakeChan：创建一个执行类型和大小的channel；
• reflect.MakeFunc：在指定类型上创建一个指定定义的函数；
• reflect.MakeMap：创建一个指定类型的map；
• reflect.MakeMapWithSize：同上，指定大小；
• reflect.MakeSlice：创建Slice；
• reflect.New：创建一个指定类型的实例对象；
• reflect.NewAt：指定了指针类型？
• reflect.Select：创建一个select操作，需指定SelectCase；
• reflect.ValueOf：获得接口interface{}的Value；
• reflect.Zero：创建一个指定类型的零值；

2.5 Value的实例方法

这里将不一一介绍Value的实例方法，大致可以分成三类：

• 判断性方法：判断是否具有某些特性/能力；
• 访问性方法：访问值的一些属性；
• 修改性方法：修改Value中特性/值的方法；

这里介绍一个函数Elem()，该函数返回的是interface{}中包含的值或指针指向的值，如果value的类型不是reflect.Ptr，那么将返回零值。

具体如下：

func 
           

3. 总结

最后简单总结一下，本文首先介绍了Golang中反射的原理，包括其中的核心结构体和关系；然后介绍了Golang中reflect包下包含的结构体，静态函数，Type静态函数，Value静态函数和Value的实例函数。

参考

https://golang.org/pkg/reflect/https://draveness.me/golang/docs/part2-foundation/ch04-basic/golang-reflect/

Wenguang Liu：Golang中Routine闭包中的一个坑​zhuanlan.zhihu.com