Go语言：运行时反射，深度解析！

我们在开发的时候经常会遇到字符串跟结构体之间的转换，比如在调用 API 时，需要将 JSON 字符串转成 struct 结构体。具体如何进行转换，就需要用到反射了。

反射

对于反射，之前的文章已经有所介绍，传送门：《断言、反射的理解与使用！》，此处我们再深入讲解下反射。

reflect.Value 和 reflect.Type

反射有两种类型 reflect.Value 和 reflect.Type ，分别表示变量的值和类型，并且提供了两个函数 reflect.ValueOf 和 reflect.TypeOf 分别获取任意对象的 reflect.Value 和 reflect.Type。

reflect.Value

reflect.Value 可以通过函数 reflect.ValueOf 获得。reflect.Value 被定义为一个 struct 结构体:

type Value struct {
   typ *rtype
   ptr unsafe.Pointer
   flag
}

可以看到，这个结构体中的字段都是私有的，我们只能使用 reflect.Value 的方法，它的方法有：

//针对具体类型的系列方法
//以下是用于获取对应的值
Bool
Bytes
Complex
Float
Int
String
Uint
CanSet //是否可以修改对应的值
//以下是用于修改对应的值
Set
SetBool
SetBytes
SetComplex
SetFloat
SetInt
SetString
Elem //获取指针指向的值，一般用于修改对应的值
//以下Field系列方法用于获取struct类型中的字段
Field
FieldByIndex
FieldByName
FieldByNameFunc
Interface //获取对应的原始类型
IsNil //值是否为nil
IsZero //值是否是零值
Kind //获取对应的类型类别，比如Array、Slice、Map等
//获取对应的方法
Method
MethodByName
NumField //获取struct类型中字段的数量
NumMethod//类型上方法集的数量
Type//获取对应的reflect.Type

方法分为三类：

1. 获取和修改对应的值
2. struct 类型的字段有关，用于获取对应的字段
3. 类型上的方法集有关，用于获取对应的方法

任意类型的对象 与 reflect.Value 互转：

func main() {
   i := 5
   //int to reflect.Value
   iv:=reflect.ValueOf(i)
   //reflect.Value to int
   i1 := iv.Interface().(int)
   fmt.Println(i1)
}

修改对应的值

func main() {
   i := 5
   ipv := reflect.ValueOf(&i)
   ipv.Elem().SetInt(6)
   fmt.Println(i)
}

• 示例中我们通过反射修改了一个变量
• reflect.ValueOf 函数返回的是一份值的拷贝，所以我们要传入变量的指针才可以
• 因为传递的是一个指针，所以需要调用 Elem 方法找到这个指针指向的值，这样才能修改
• 要修改一个变量的值，关键点：传递指针（可寻址），通过 Elem 方法获取指向的值，才可以保证值可以被修改，reflect.Value 为我们提供了 CanSet 方法判断是否可以修改该变量

修改 struct 结构体字段的值

func main() {
   p := person{Name: "微客鸟窝",Age: 18}
   pv:=reflect.ValueOf(&p)
   pv.Elem().Field(0).SetString("无尘")
   fmt.Println(p)
}
type person struct {
   Name string
   Age int
}

步骤总结：

1. 传递一个 struct 结构体的指针，获取对应的 reflect.Value；
2. 通过 Elem 方法获取指针指向的值；
3. 通过 Field 方法获取要修改的字段；

4. 通过 Set 系列方法修改成对应的值。

   通过反射修改一个值的规则:

   • 可被寻址，通俗地讲就是要向 reflect.ValueOf 函数传递一个指针作为参数。
   • 如果要修改 struct 结构体字段值的话，该字段需要是可导出的，而不是私有的，也就是该字段的首字母为大写。
   • 记得使用 Elem 方法获得指针指向的值，这样才能调用 Set 系列方法进行修改。

获取对应的底层类型

因为我们可以通过 type 关键字来自定义一些新的类型，而底层类型就是一些基础类型。比如上面示例中的 p 变量类型为 person，底层类型为 struct 结构体类型。

func main() {
   p := person{Name: "微客鸟窝",Age: 18}
   pv:=reflect.ValueOf(&p)
   fmt.Println(pv.Kind())
   pv:=reflect.ValueOf(p)
   fmt.Println(pv.Kind())
}

//运行结果：
ptr
struct

Kind 方法返回一个 Kind 类型的值，它是一个常量，从源码看下定义的 Kind 常量列表，含了 Go 语言的所有底层类型：

type Kind uint
const (
   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
)

reflect.Type

• reflect.Type 是一个接口，而不是一个结构体，所以也只能使用它的方法。

• reflect.Type 接口常用的方法

  type Type interface {
  
   Implements(u Type) bool //方法用于判断是否实现了接口 u；
   AssignableTo(u Type) bool //方法用于判断是否可以赋值给类型 u，其实就是是否可以使用 =，即赋值运算符；
   ConvertibleTo(u Type) bool //方法用于判断是否可以转换成类型 u，其实就是是否可以进行类型转换；
   Comparable() bool //方法用于判断该类型是否是可比较的，其实就是是否可以使用关系运算符进行比较。
  
   //以下这些方法和Value结构体的功能相同
   Kind() Kind
  
   Method(int) Method
   MethodByName(string) (Method, bool)
   NumMethod() int
   Elem() Type
   Field(i int) StructField
   FieldByIndex(index []int) StructField
   FieldByName(name string) (StructField, bool)
   FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField, bool)
   NumField() int
  }

遍历结构体的字段和方法

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    p := person{Name: "微客鸟窝", Age: 18}
    pt := reflect.TypeOf(p)
    //遍历person的字段
    for i := 0; i < pt.NumField(); i++ {
        fmt.Println("字段：", pt.Field(i).Name)
    }
    //遍历person的方法
    for i := 0; i < pt.NumMethod(); i++ {
        fmt.Println("方法：", pt.Method(i).Name)
    }
}

type person struct {
    Name string
    Age  int
}

func (p person) String() string{
    return fmt.Sprintf("Name is %s,Age is %d",p.Name,p.Age)
}

运行结果：

字段： Name
字段： Age
方法： String

是否实现某接口

//....
func main() {
    p := person{Name: "微客鸟窝", Age: 20}
    pt := reflect.TypeOf(p)
    stringerType := reflect.TypeOf((*fmt.Stringer)(nil)).Elem()
    writerType := reflect.TypeOf((*io.Writer)(nil)).Elem()
    fmt.Println("是否实现了fmt.Stringer：", pt.Implements(stringerType))
    fmt.Println("是否实现了io.Writer：", pt.Implements(writerType))
}
//...

运行结果：

是否实现了fmt.Stringer： true
是否实现了io.Writer： false

JSON 和 Struct 互转

我们可以通过标准库中的 json 包进行JSON 和 Struct 互转：

//......
func main() {
    p := person{Name: "微客鸟窝", Age: 18}
    //struct to json
    jsonB, err := json.Marshal(p)
    if err == nil {
        fmt.Println(string(jsonB))
    }
    //json to struct
    respJSON := "{\"Name\":\"无尘\",\"Age\":18}"
    json.Unmarshal([]byte(respJSON), &p)
    fmt.Println(p)
}
//......

运行结果：

{"Name":"微客鸟窝","Age":18}
Name is 无尘,Age is 18

• 通过 json.Marshal 函数，可以把 struct 转为 JSON 字符串。
• 通过 json.Unmarshal 函数，可以把 JSON 字符串转为 struct。

Struct Tag

struct tag 是一个添加在 struct 字段上的标记，使用它进行辅助。要想获得字段上的 tag，就要先反射获得对应的字段，可以通过 Field 方法做到。该方法返回一个 StructField 结构体，它有一个字段是 Tag，存有字段的所有 tag。
示例：

//遍历person字段中key为json、bson的tag
for i:=0;i

运行结果：

字段Name上,key为json的tag为name
字段Name上,key为bson的tag为b_name
字段Age上,key为json的tag为age
字段Age上,key为bson的tag为b_name

反射定律

Go 语言的作者在博客上总结了反射的三大定律：

1. 任何接口值 interface{} 都可以反射出反射对象，也就是 reflect.Value 和 reflect.Type，通过函数 reflect.ValueOf 和 reflect.TypeOf 获得。
2. 反射对象也可以还原为 interface{} 变量，也就是第 1 条定律的可逆性，通过 reflect.Value 结构体的 Interface 方法获得。
3. 要修改反射的对象，该值必须可设置，也就是可寻址，参考上节课修改变量的值那一节的内容理解。