Go高级实践：反射3定律

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各位学习Go语言的朋友，周末好，这次跟大家聊一聊Go语言的一个高级话题：反射。

这篇文章是从我过去的学习笔记修改来的，内容主要来自Go Blog的一篇文章《The law of reflection》。

这篇文章主要介绍反射和接口的关系，解释内在的关系和原理。

反射来自元编程，指通过类型检查变量本身数据结构的方式，只有部分编程语言支持反射。

类型

反射构建在类型系统之上，Go是静态类型语言，每一个变量都有静态类型，在编译时就确定下来了。

比如：

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type MyInt int

var i int
var j MyInt

i和j的底层类型都是int，但i的静态类型是int，j的静态类型是MyInt，这两个是不同类型，是不能直接赋值的，需要类型强制转换。

接口类型比较特殊，接口类型的变量被多种对象类型赋值，看起来像动态语言的特性，但变量类型始终是接口类型，Go是静态的。举例：

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var r io.Reader
r = os.Stdin
r = bufio.NewReader(r)
r = new(bytes.Buffer)
// and so on

虽然r被3种类型的变量赋值，但r的类型始终是io.Reader。

最特别：空接口interface{}的变量可以被任何类型的值赋值，但类型一直都是interface{}。

接口的表示

Russ Cox（Go语言创始人）在他的博客详细介绍了Go语言接口，结论是：

接口类型的变量存储的是一对数据：

  1. 变量实际的值
  2. 变量的静态类型

例子：

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var r io.Reader
tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {
    return nil, err
}
r = tty

r是接口类型变量，保存了值tty和tty的类型*os.File，所以才能使用类型断言判断r保存的值的静态类型：

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var w io.Writer
w = r.(io.Writer)

虽然r中包含了tty和它的类型，包含了tty的所有函数，但r是接口类型，决定了r只能调用接口io.Reader中包含的函数。

记住：接口变量保存的不是接口类型的值，还是英语说起来更方便：Interfaces do not hold interface values.

反射的3条定律

定律1：从接口值到反射对象

反射是一种检测存储在接口变量中值和类型的机制。通过reflect包的一些函数，可以把接口转换为反射定义的对象。

掌握reflect包的以下函数：

  1. reflect.ValueOf({}interface) reflect.Value：获取某个变量的值，但值是通过reflect.Value对象描述的。
  2. reflect.TypeOf({}interface) reflect.Type：获取某个变量的静态类型，但值是通过reflect.Type对象描述的，是可以直接使用Println打印的。
  3. reflect.Value.Kind() Kind：获取变量值的底层类型（类别），注意不是类型，是Int、Float，还是Struct，还是Slice，具体见此。
  4. reflect.Value.Type() reflect.Type：获取变量值的类型，效果等同于reflect.TypeOf。

再解释下Kind和Type的区别，比如：

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type MyInt int
var x MyInt = 7
v := reflect.ValueOf(x)

v.Kind()得到的是Int，而Type得到是MyInt。

定律2：从反射对象到接口值

定律2是定律1的逆向过程，上面我们学了：普通变量 -> 接口变量 -> 反射对象的过程，这是从反射对象 -> 接口变量的过程，使用的是Value的Interface函数，是把实际的值赋值给空接口变量，它的声明如下：

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

回忆一下：接口变量存储了实际的值和值的类型，Println可以根据接口变量实际存储的类型自动识别其值并打印。

注意事项：如果Value是结构体的非导出字段，调用该函数会导致panic。

定律3：当反射对象所存的值是可设置时，反射对象才可修改

从定律1入手理解，定律3就不再那么难懂。

Settability is a property of a reflection Value, and not all reflection Values have it.

可设置指的是，可以通过Value设置原始变量的值。

通过函数的例子思考一下可设置：

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func f(x int)

在调用f的时候，传入了参数x，从函数内部修改x的值，外部的变量的值并不会发生改变，因为这种是传值，是拷贝的传递方式。

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func f(p *int)

函数f的入参是指针类型，在函数内部的修改变量的值，函数外部变量的值也会跟着变化。

使用反射也是这个原理，如果创建Value时传递的是变量，则Value是不可设置的。如果创建Value时传递的是变量地址，则Value是可设置的。

可以使用Value.CanSet()检测是否可以通过此Value修改原始变量的值。

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x := 10
v1 := reflect.ValueOf(x)
fmt.Println("setable:", v1.CanSet())
p := reflect.ValueOf(&x)
fmt.Println("setable:", p.CanSet())
v2 := p.Elem()
fmt.Println("setable:", v2.CanSet())

如何通过Value设置原始对象值呢？

Value.SetXXX()系列函数可设置Value中原始对象的值。

系列函数有：

  • Value.SetInt()
  • Value.SetUint()
  • Value.SetBool()
  • Value.SetBytes()
  • Value.SetFloat()
  • Value.SetString()
  • …

设置函数这么多，到底该选用哪个Set函数？
根据Value.Kind()的结果去获得变量的底层类型，然后选用该类别的Set函数。

参考资料

  1. https://blog.golang.org/laws-of-reflection
  1. 如果这篇文章对你有帮助，不妨关注下我的Github，有文章会收到通知。
  2. 本文作者：大彬
  3. 如果喜欢本文，随意转载，但请保留此原文链接：http://lessisbetter.site/2019/02/24/go-law-of-reflect/
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