golang——反射

基本概念

Go的反射基础是接口和类型系统。Go的反射借助了实例到接口的转换所使用的的数据结构，首先将实例传递给内部的空接口，实际上是将一个实例类型转换为接口可以表述的数据结构eface ，反射基于这个转换后的数据结构来访问和操作实例的值和类型。

在Golang的实现中，每个interface变量都有一个对应的pair，pair中记录了实际变量的值和类型：

	(value, type)

value是实际变量值，type是实际变量的类型。一个interface{}类型的变量包含两个指针，一个指针指向值的类型（对应concrete type），另外一个指针指向实际的值（对应value）。

interface及其pair的存在，是Golang中实现反射的前提，理解pair，就更容易理解反射。反射就是用来检测存储在接口变量内部（值value, 类型concrete type）pair对的一种机制。

反射规则

实例、value、type三者之间的转换关系如图所示

反射API

1. 从实例到 Value
   通过实例获取Value对象，直接使用 reflect.ValueOf() 函数。例如

   func ValueOf(i interface{}) Value 
   var x int = 100
   v := reflect.ValueOf(x)
   

2. 从实例到 Type
   通过实例获取反射对象的Type，直接使用 reflect.TypeOf() 函数。例如

   func TypeOf(i interface{}) Type
   var x int = 100
   v := reflect.TypeOf()
   

3. 从 Type 到 Value
   Type里边只有类型信息，所以直接从一个 Type 接口变量里边是无法获得实例的 Value 的，但可以通过该 Type 构建一个新实例的 Value。reflect 包提供两种方法，

   // New返回的是一个Value，该Value的type为PtrTo(typ)，即Value的Type是指定的typ的指针类型
   func New(typ Type) Value
   
   // Zero 返回的是一个 typ 类型的零值，注意返回的 Value 不能寻址，值不可改变
   func Zero(typ Type) Value
   
   // 如果知道一个类型值的底层存放地址，则还有一个函数可以根据type和该地址值恢复出Value的
   func NewAt(typ Type, p unsafe.pointer) Value
   

4. 从 Value 到 Type
   从反射对象 Value 到 Type 可以直接调用 Value 的方法，因为 Value 内部存放着到 Type 类型的指针。

   func (v Value) Type() Type
   

5. 从 Value 到实例
   Value 本身就包含类型和值信息，reflect 提供了丰富的方法来实现从 Value 到实例的转换

   // 该方法最通用，用来将 Value 转换为空接口，该空接口内部存放具体类型实例
   // 可以使用接口类型查询去还原为具体的类型
   func (v Value) Interface() (i interface{})
   
   //Value 自身也提供丰富的方法，直接将 Value 转换为简单的类型实例， 如果类型不匹配，则直接引起panic
   func (v Value) Bool() bool
   func (v Value) Float() float64
   func (v Value) Int() int64
   func (v Value) Uint() uint64
   

   例如

   var x int = 123
   v := reflect.ValueOf(x)
   fmt.Println(x.Int())   // 123  值得注意的是类型首字母要大写，如 x.Int
   

6. 从 Value 的指针到值
   从一个指针类型的 Value 获得值类型 Value 有两种方法

   // 如果 v类型是接口，则 Elem()返回接口绑定的实例的Value
   // 如果 v类型是指针，则返回指针的 Value，否则引起 painc
   func (v Value) Elem() Value
   
   // 如果 v 是指针，则返回指针值的 Value，否则返回 v 自身，该函数不会引起 panic
   func Indirect(v Value) Value
   

7. Type 指针和值的相互转换
   1）指针类型Type到值类型Type

   // t 必须是Array、Chan、Map、Ptr、Slice，否则会引起panic
   // Elem返回的是其内部元素的Type
   t.Elem() Type
   

   2）值类型Type到指针类型Type

   // PtrTo 返回的是指向t 的指针型Type
   func PtrTo(t Type) Type
   

8. Value值的可修改性
   Value 值的修改涉及如下两个方法

   // 通过CanSet判断是否能修改
   func (v Value) CanSet() bool
   // 通过Set进行修改
   func (v Value) Set(x Value)
   

   但是修改值一般要配合指针使用.
   例如：

   var x = 10
   v := reflect.ValueOf(&x)
   v.Elem().SetInt(20)  //v.Elem().Kind == int
   fmt.Println(x)  // 20
   

9. 关于结构体的一些方法

   方法	说明
   Field(i int) StructField	根据索引返回对应的结构体字段信息
   NumField() int	返回结构体成员字段数量
   FieldByName(name string) (StructField, bool)	根据名字搜索是否有对应结构体字段信息并返回
   FieldByIndex(index []int) StructField	多层成员访问时，根据 []int 提供的每个结构体的字段索引，返回字段的信息
   FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField,bool)	根据传入的匹配函数匹配需要的字段
   NumMethod() int	返回结构体方法数量
   Method(i int) Method	返回第i个方法
   MethodByName(string)(Method, bool)	根据方法名返回方法

反射三定律

1. 反射可以将“接口类型变量”转换为“反射类型对象”
2. 反射可以将“反射类型对象”转换为“接口类型变量”
3. 如果要修改“反射类型对象”，其值必须是“可写的”（settable）

反射优缺点

优点

1. 1．有时你需要编写一个函数，但是并不知道传给你的参数类型是什么，可能是没约定好;也可能是传入的类型很多，这些类型并不能统一表示。这时反射就会用的上了。
2. 2.有时候需要根据某些条件决定调用哪个函数，比如根据用户的输入来决定。这时就需要对函数和函数的参数进行反射，在运行期间动态地执行函数。

缺点

1. 与反射相关的代码，经常是难以阅读的。在软件工程中，代码可读性也是一个非常重要的指标。
2. Go语言作为一门静态语言，编码过程中，编译器能提前发现一些类型错误，但是对于反射代码是无能为力的。所以包含反射相关的代码，很可能会运行很久，才会出错，这时候经常是直接panic，可能会造成严重的后果。
3. 反射对性能影响还是比较大的，比正常代码运行速度慢一到两个数量级。所以，对于一个项目中处于运行效率关键位置的代码，尽量避免使用反射特性。