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Go 语言:运行时反射,深度解析!

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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.Valuereflect.Type ,分别表示变量的值和类型,并且提供了两个函数 reflect.ValueOfreflect.TypeOf 分别获取任意对象的 reflect.Valuereflect.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}
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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BoolBytesComplexFloatIntStringUintCanSet //是否可以修改对应的值//以下是用于修改对应的值SetSetBoolSetBytesSetComplexSetFloatSetIntSetStringElem //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FieldFieldByIndexFieldByNameFieldByNameFuncInterface //获取对应的原始类型IsNil //值是否为nilIsZero //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MethodMethodByNameNumField //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
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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)}
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修改对应的值

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


  • 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}
复制代码


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:ptrstruct
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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 uintconst (   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)
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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}
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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)}
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运行结果:


字段: Name字段: Age方法: String
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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))}//...
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运行结果:


是否实现了fmt.Stringer: true是否实现了io.Writer: false
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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)}//......
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运行结果:


{"Name":"微客鸟窝","Age":18}Name is 无尘,Age is 18
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  • 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tagfor i:=0;i<pt.NumField();i++{   sf:=pt.Field(i)   fmt.Printf("字段%s上,json tag为%s\n",sf.Name,sf.Tag.Get("json"))   fmt.Printf("字段%s上,bson tag为%s\n",sf.Name,sf.Tag.Get("bson"))}type person struct {   Name string `json:"name" bson:"b_name"`   Age int `json:"age" bson:"b_name"`}
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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
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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。

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还未添加个人签名 2019.11.01 加入

公众号《微客鸟窝》笔者,目前从事web后端开发,涉及语言PHP、golang。获得美国《时代周刊》2006年度风云人物!

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