golang中的reflect(反射)

一、概述

在golang中，reflect是一个比较高级的话题，本文将尽可能简单而又清楚的介绍相关内容。

本文将从如下几个方面进行阐述：
- 什么是reflection ？
- 如何检查一个变量var 并获得其真实类型
- golang中的reflect包
1.1 reflect.Type 和 reflect.Value
1.2 reflect.Kind
1.3 NumField() 和 Field()
1.4 Int() 和 String()
- 完整实例
- 如何使用reflection

二、什么是reflection

简单的来说反射就是程序在运行时，通过检查其定义的变量以及值，进而找到其对应的真实类型。这样的定义可能很难让人理解，这里不需要担心。
接下来开始让我们根据后面的内容真正的理解reflection(反射)

三、为什么需要通过检查一个变量并获得其真正的类型

在很多语言中都会存在反射或听说过反射，其中有一个问题在学习reflection(反射)过程中必然产生：为什么在程序运行时需要检查一个变量并获得其对应的类型type？产生的疑问的缘由：
在我们的程序中任意一个定义的变量，其类型都是在编译时是可知的。大多数情况下这样的结论是正确的，但不代表全部。
看看下面的一个简单实例：

package main
import(
  "fmt"
)

func main(){
  i := 10
  fmt.Printf("%d %T",i, i)
}

运行程序输出结果：

10  int

在上面的实例中i的类型其实在编译时已是可知的，当打印出结果时并没有什么神奇的情况出现。
接下来让我们看看运行时的变量类型，首先定义一个function并用一个struct作为形参传递给fmt.Println。

package main

import (
  "fmt"
)

type order struct{
  ordId int
  customerId int
}

func main(){
  o := order {
    orderId: 1234,
    customerId: 567,
  }

  fmt.Println(o)
}

当运行程序后，输出结果：

{1234 567}

接下来让我们来改造下上面这个例子

package main
import (
  "fmt"
)

type order struct{
  ordId   int
  customerId int
}

func query(o order) string{
  sql := fmt.Sprintf("insert into order values(%d, %d)",o.ordId, o.customerId)
  return sql
}

func maiin(){
  o := order{
    ordId: 1234,
    customerId: 567,
  }

  fmt.Println(query(o))
}

运行程序输出结果：

insert into order values(1234, 567)

接着我们继续对实例进行改造，让query参数能够适配任意struct：

package main
import (
  "fmt"
)

type order struct{
  ordId   int
  customerId int
}

type employee struct{
  name string
  id   int 
  address  string
  salary int
  country string
}


func query(o interface{}) string{
  // 省略具体代码
  ......
}

func maiin(){
  // 省略代码
  ......
}

在上面的实例发现我们将query的接收参数类型：interface{}为了接收任意类型的struct。
例如：当我们提供一个order的结构体时：

o := order{
  ordId: 1234,
  customerId: 567,
}

对应的query返回的输出内容sql：

insert into order values (1234, 567) 

那么当我们提供employee的结构体时

e := employee {
        name: "Naveen",
        id: 565,
        address: "Science Park Road, Singapore",
        salary: 90000,
        country: "Singapore",
    }

应该返回的内容sql：

insert into employee values("Naveen", 565, "Science Park Road, Singapore", 90000, "Singapore") 

在上面的例子通过提供一个interface{}给query函数能够满足任意struct的处理。(实例也是为了简单起见，提供的struct只包含了string和int类型，不过可以扩展其他类型)
对于query函数来说为了适配任意类型的struct，通过在运行时检查传递的struct的具体类型并根据其包含的字段来生成对应的sql。在这里reflection(反射)是相当有用的。接下来让我们使用golang的reflect包来解决这种情况

四、reflect包

在golang中，reflect包是用来实现运行反射的。通过reflect包能够完成对一个interface{}变量的具体类型以及值的获取。在query函数提供了一个interface{}类型参数并根据interface{}具体的类型以及值生成对应的sql，reflect包对我们来说相对比较需要的并能很好解决该问题。

1、reflect.Type和reflect.Value

interface{}类型变量其具体类型可以使用reflect.Tpye来表示，而其具体值则使用reflect.Value来表示。而reflect.Type和reflect.Value分别提供reflect.TypeOf()和reflect.ValueOf()来获取interface{}的具体类型及具体值。接下来我们结合例子来进行说明

package main

import(
  "fmt"
  "reflect"
)

type order struct{
  ordId int
  customerId int
}

func query(q interface{}) {
  t := reflect.TypeOf(q)
  v := reflect.ValueOf(q)
  fmt.Println("Type ", t)
  fmt.Println("Value ", v)
}

func main(){
  o := order{
    ordId: 456,
    customerId: 56,
  }
 query(o)
}

输出内容：

Type  main.order
Value  {456 56}

从输出的结果可以看出程序输出了interface{}的真实类型以及真实值。

2、reflect.Kind

在reflect还有一个比较重要的类型Kind，也是代表类型，看起来和我们前面提到的reflect.Type很相似，其实两者有着很大的差异：

package main

import (  
    "fmt"
    "reflect"
)

type order struct {  
    ordId      int
    customerId int
}

func createQuery(q interface{}) {  
    t := reflect.TypeOf(q)
    k := t.Kind()
    fmt.Println("Type ", t)
    fmt.Println("Kind ", k)


}
func main() {  
    o := order{
        ordId:      456,
        customerId: 56,
    }
    createQuery(o)

}

输出结果：

Type  main.order  
Kind  struct 

通过输出结果我们能够很清楚的看出来reflect.Type和reflect.Kind：Type代表interface{}实际类型main.order;而Kind代表具体类型struct。(读起来有点绕口...)

3、NumField() 和Field()

NumField()方法获取一个struct所有的fields，Field(i int)获取指定第i个field的reflect.Value,结合具体实例：

package main

import (  
    "fmt"
    "reflect"
)

type order struct {  
    ordId      int
    customerId int
}

func createQuery(q interface{}) {  
    if reflect.ValueOf(q).Kind() == reflect.Struct {
        v := reflect.ValueOf(q)
        fmt.Println("Number of fields", v.NumField())
        for i := 0; i < v.NumField(); i++ {
            fmt.Printf("Field:%d type:%T value:%v\n", i, v.Field(i), v.Field(i))
        }
    }

}
func main() {  
    o := order{
        ordId:      456,
        customerId: 56,
    }
    createQuery(o)
}

输出结果：

Number of fields 2  
Field:0 type:reflect.Value value:456  
Field:1 type:reflect.Value value:56  

4、Int() 和String()

Int()和String()主要用于从reflect.Value提取对应值作为int64和string类型

package main

import (  
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {  
    a := 56
    x := reflect.ValueOf(a).Int()
    fmt.Printf("type:%T value:%v\n", x, x)
    b := "Naveen"
    y := reflect.ValueOf(b).String()
    fmt.Printf("type:%T value:%v\n", y, y)

}

输出结果：

type:int64 value:56  
type:string value:Naveen 

5、完整实例

package main

import (  
    "fmt"
    "reflect"
)

type order struct {  
    ordId      int
    customerId int
}

type employee struct {  
    name    string
    id      int
    address string
    salary  int
    country string
}

func query(q interface{}) {  
    if reflect.ValueOf(q).Kind() == reflect.Struct {
        t := reflect.TypeOf(q).Name()
        sql := fmt.Sprintf("insert into %s values(", t)
        v := reflect.ValueOf(q)
        for i := 0; i < v.NumField(); i++ {
            switch v.Field(i).Kind() {
            case reflect.Int:
                if i == 0 {
                    sql = fmt.Sprintf("%s%d", query, v.Field(i).Int())
                } else {
                    sql = fmt.Sprintf("%s, %d", query, v.Field(i).Int())
                }
            case reflect.String:
                if i == 0 {
                    sql = fmt.Sprintf("%s\"%s\"", query, v.Field(i).String())
                } else {
                    sql = fmt.Sprintf("%s, \"%s\"", query, v.Field(i).String())
                }
            default:
                fmt.Println("Unsupported type")
                return
            }
        }
        sql = fmt.Sprintf("%s)", sql)
        fmt.Println(sql)
        return

    }
    fmt.Println("unsupported type")
}

func main() {  
    o := order{
        ordId:      456,
        customerId: 56,
    }
    query(o)

    e := employee{
        name:    "Naveen",
        id:      565,
        address: "Coimbatore",
        salary:  90000,
        country: "India",
    }
    query(e)

    i := 90  // 这是一个错误的尝试
   query(i)

}

输出结果：

insert into order values(456, 56)
insert into employee values("Naveen", 565, "Coimbatore", 90000, "India")
unsupported type

五、如何使用reflection(反射)

前面已经演示了reflection(反射)的使用，那真正的问题：该如何应用反射？

Clear is better than clever. Reflection is never clear.--- Rob Pike

reflection(反射)在golang中比较强大和高级的特性，使用时是需要注意的。因为reflection(反射)很难实现清晰并可维护的代码。遵循一条：尽量避免使用，除非方案必须使用。reflection(反射)的推导是比较复杂的，并不是为了随意使用而设计的。
反射的三大定律：

• 1.interface{}类型的值到反射reflecton对象.
  根源上来说， reflection的原理就是检查interface中保存的一对值和类型, 所以在reflect包中，有两个类型我们需要记住， Type和Value两个类型. 通过这两个类型，我们可以访问一个interface变量的内容. 调用reflect.ValueOf和reflect.TypeOf可以检索出一个interface的值和具体类型. 当然通过reflect.Value我们也可以获得reflect.Type。
• 2.反射reflection对象到interface{}类型的值.
  通过reflect.Value的Interface方法，我们可以获得一个Interface值。实际上这个方法将一个type和value打包回interface
• 3.当修改一个反射reflection时, 其值必须是settable.(留个问题：如何通过reflect.Value来设置一个值，并需要注意哪些事宜)。