Go 反射机制

1 反射是什么

反射的概念是由Smith在1982年首次提出的，主要是程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。
Go语言提供了一种机制在运行时更新变量和检查它们的值、调用它们的方法，但是在编译时并不知道这些变量的具体类型，这称为反射机制。

2 反射的作用

2.1 在编写不定传参类型函数的时候，或传入类型过多时

典型应用是对象关系映射

package main

import (
    "database/sql"
    "time"

    "gorm.io/driver/sqlite"
    "gorm.io/gorm"
)

type User struct {
    gorm.Model
    Name         string
    Age          sql.NullInt64
    Birthday     *time.Time
    Email        string  `gorm:"type:varchar(100);unique_index"`
    Role         string  `gorm:"size:255"`        // set field size to 255
    MemberNumber *string `gorm:"unique;not null"` // set member number to unique and not null
    Num          int     `gorm:"AUTO_INCREMENT"`  // set num to auto incrementable
    Address      string  `gorm:"index:addr"`      // create index with name `addr` for address
    IgnoreMe     int     `gorm:"_"`               // ignore this field
}

func main() {
    var users []User
    db, err := gorm.Open(sqlite.Open("test.db"), &gorm.Config{})
    if err != nil {
        panic("failed to connect database")
    }
    db.Find(&users)
}

2.2 不确定调用哪个函数，需要根据某些条件来动态执行

func bridge(funcPtr interface{}, args ...interface{})

第一个参数funcPtr以接口的形式传入函数指针，函数参数args以可变参数的形式传入，bridge函数中可以用反射来动态执行funcPtr函数。

3 反射的实现

Go的反射基础是接口和类型系统，Go的反射机制是通过接口来进行的。
Go语言在reflect包里定义了各种类型，实现了反射的各种函数，通过它们可以在运行时检测类型的信息、改变类型的值。

3.1 反射三定律

3.1.1 反射可以将“接口类型变量”转换为“反射类型对象”。

反射提供一种机制，允许程序在运行时访问接口内的数据。首先介绍一下reflect包里的两个方法reflect.Value和reflect.Type

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var Num float64 = 3.14

    v := reflect.ValueOf(Num)
    t := reflect.TypeOf(Num)

    fmt.Println("Reflect : Num.Value = ", v)
    fmt.Println("Reflect : Num.Type  = ", t)
}

执行结果

Reflect : Num.Value =  3.14
Reflect : Num.Type  =  float64

上面的例子通过reflect.ValueOf和reflect.TypeOf将接口类型变量分别转换为反射类型对象v和t，v是Num的值，t也是Num的类型。
先来看一下reflect.ValueOf和reflect.TypeOf的函数签名

func TypeOf(i interface{}) Type

func (v Value) interface() (i interface{})

两个方法的参数类型都是空接口
在整个过程中，当我们调用reflect.TypeOf(x)的时候，
当我们调用reflect.TypeOf(x)的时候，Num会被存储在这个空接口中，然后reflect.TypeOf再对空接口拆解，将接口类型变量转换为反射类型变量

3.1.2 反射可以将“反射类型对象”转换为“接口类型变量”

定律2是定律1的反过程

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var Num = 3.14
    v := reflect.ValueOf(Num)
    t := reflect.TypeOf(Num)
    fmt.Println(v)
    fmt.Println(t)

    origin := v.Interface().(float64)
    fmt.Println(origin)
}

执行结果

3.14
float64
3.14

3.1.3 如果要修改“反射类型对象”，其值必须是“可写的”

package main

import (
    "reflect"
)

func main() {
    var Num float64 = 3.14
    v := reflect.ValueOf(Num)
    v.SetFloat(6.18)
}

执行结果

panic: reflect: reflect.Value.SetFloat using unaddressable value

goroutine 1 [running]: reflect.flag.mustBeAssignableSlow(0x8e) c:/go/src/reflect/value.go:260 +0x146 reflect.flag.mustBeAssignable(...) c:/go/src/reflect/value.go:247 reflect.Value.SetFloat(0xc7bb20, 0xc00009c000, 0x8e, 0x4018b851eb851eb8) c:/go/src/reflect/value.go:1619 +0x3e main.main() c:/Users/learn/go/GoHello/main.go:10 +0xba

Process exiting with code: 2 signal: false

因为反射对象v包含的是副本值，所以无法修改。
我们可以通过CanSet函数来判断反射对象是否可以修改，如下：

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var Num float64 = 3.14
    v := reflect.ValueOf(Num)
    fmt.Println("v的可写性:", v.CanSet())
}

执行结果

v的可写性: false

4 反射的实践

4.1 通过反射修改内容

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var f float64 = 3.41
    fmt.Println(f)
    p := reflect.ValueOf(&f)
    v := p.Elem()
    v.SetFloat(6.18)
    fmt.Println(f)

}

执行结果

3.41
6.18

4.2 通过反射调用方法

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func hello() {
    fmt.Println("Hello world!")
}

func main() {
    hl := hello
    fv := reflect.ValueOf(hl)
    fv.Call(nil)
}

执行结果

Hello world!

反射会使得代码执行效率较慢，原因有

• 1 涉及到内存分配以及后续的垃圾回收
• 2 reflect实现里面有大量的枚举，也就是for循环，比如类型之类的