6.1 反射机制
个人觉得,反射讲得最透彻的还是官方博客。官方博客略显晦涩,多读几遍就慢慢理解了。 本文既是学习笔记,也是总结。 官方博客地址:https://blog.golang.org/laws-of-reflection
2. 反射概念
官方对此有个非常简明的介绍,两句话耐人寻味:
- 反射提供一种让程序检查自身结构的能力
- 反射是困惑的源泉
第1条,再精确点的描述是“反射是一种检查interface变量的底层类型和值的机制”。 第2条,很有喜感的自嘲,不过往后看就笑不出来了,因为你很可能产生困惑.
想深入了解反射,必须深入理解类型和接口概念。下面开始复习一下这些基础概念。
2.1 关于静态类型
你肯定知道Go是静态类型语言,比如"int"、"float32"、"[]byte"等等。每个变量都有一个静态类型,且在编译时就确定了。 那么考虑一下如下一种类型声明:
type Myint int
var i int
var j Myint
Q: i 和j 类型相同吗? A:i 和j类型是不同的。 二者拥有不同的静态类型,没有类型转换的话是不可以互相赋值的,尽管二者底层类型是一样的。
2.2 特殊的静态类型interface
interface类型是一种特殊的类型,它代表方法集合。 它可以存放任何实现了其方法的值。
经常被拿来举例的是io包里的这两个接口类型:
// Reader is the interface that wraps the basic Read method.
type Reader interface {
Read(p []byte) (n int, err error)
}
// Writer is the interface that wraps the basic Write method.
type Writer interface {
Write(p []byte) (n int, err error)
}
任何类型,比如某struct,只要实现了其中的Read()方法就被认为是实现了Reader接口,只要实现了Write()方法,就被认为是实现了Writer接口,不过方法参数和返回值要跟接口声明的一致。
接口类型的变量可以存储任何实现该接口的值。
2.3 特殊的interface类型
最特殊的interface类型为空interface类型,即interface {}
,前面说了,interface用来表示一组方法集合,所有实现该方法集合的类型都被认为是实现了该接口。那么空interface类型的方法集合为空,也就是说所有类型都可以认为是实现了该接口。
一个类型实现空interface并不重要,重要的是一个空interface类型变量可以存放所有值,记住是所有值,这才是最最重要的。 这也是有些人认为Go是动态类型的原因,这是个错觉。
2.4 interface类型是如何表示的
前面讲了,interface类型的变量可以存放任何实现了该接口的值。还是以上面的io.Reader
为例进行说明,io.Reader
是一个接口类型,os.OpenFile()
方法返回一个File
结构体类型变量,该结构体类型实现了io.Reader
的方法,那么io.Reader
类型变量就可以用来接收该返回值。如下所示:
var r io.Reader
tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {
return nil, err
}
r = tty
那么问题来了。 Q: r的类型是什么? A: r的类型始终是io.Reader
interface类型,无论其存储什么值。
Q:那File
类型体现在哪里? A:r保存了一个(value, type)对来表示其所存储值的信息。 value即为r所持有元素的值,type即为所持有元素的底层类型
Q:如何将r转换成另一个类型结构体变量?比如转换成io.Writer
A:使用类型断言,如w = r.(io.Writer)
. 意思是如果r所持有的元素如果同样实现了io.Writer接口,那么就把值传递给w。
3. 反射三定律
前面之所以讲类型,是为了引出interface,之所以讲interface是想说interface类型有个(value,type)对,而反射就是检查interface的这个(value, type)对的。具体一点说就是Go提供一组方法提取interface的value,提供另一组方法提取interface的type.
官方提供了三条定律来说明反射,比较清晰,下面也按照这三定律来总结。
反射包里有两个接口类型要先了解一下.
reflect.Type
提供一组接口处理interface的类型,即(value, type)中的typereflect.Value
提供一组接口处理interface的值,即(value, type)中的value
下面会提到反射对象,所谓反射对象即反射包里提供的两种类型的对象。
reflect.Type
类型对象reflect.Value
类型对象
3.1 反射第一定律:反射可以将interface类型变量转换成反射对象
下面示例,看看是如何通过反射获取一个变量的值和类型的:
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
var x float64 = 3.4
t := reflect.TypeOf(x) //t is reflect.Type
fmt.Println("type:", t)
v := reflect.ValueOf(x) //v is reflect.Value
fmt.Println("value:", v)
}
程序输出如下:
type: float64
value: 3.4
注意:反射是针对interface类型变量的,其中TypeOf()
和ValueOf()
接受的参数都是interface{}
类型的,也即x值是被转成了interface传入的。
除了reflect.TypeOf()
和reflect.ValueOf()
,还有其他很多方法可以操作,本文先不过多介绍,否则一不小心会会引起困惑。
3.2 反射第二定律:反射可以将反射对象还原成interface对象
之所以叫'反射',反射对象与interface对象是可以互相转化的。看以下例子:
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x) //v is reflect.Value
var y float64 = v.Interface().(float64)
fmt.Println("value:", y)
}
对象x转换成反射对象v,v又通过Interface()接口转换成interface对象,interface对象通过.(float64)类型断言获取float64类型的值。
3.3 反射第三定律:反射对象可修改,value值必须是可设置的
通过反射可以将interface类型变量转换成反射对象,可以使用该反射对象设置其持有的值。在介绍何谓反射对象可修改前,先看一下失败的例子:
package main
import (
"reflect"
)
func main() {
var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x)
v.SetFloat(7.1) // Error: will panic.
}
如下代码,通过反射对象v设置新值,会出现panic。报错如下:
panic: reflect: reflect.Value.SetFloat using unaddressable value
错误原因即是v是不可修改的。
反射对象是否可修改取决于其所存储的值,回想一下函数传参时是传值还是传址就不难理解上例中为何失败了。
上例中,传入reflect.ValueOf()函数的其实是x的值,而非x本身。即通过v修改其值是无法影响x的,也即是无效的修改,所以golang会报错。
想到此处,即可明白,如果构建v时使用x的地址就可实现修改了,但此时v代表的是指针地址,我们要设置的是指针所指向的内容,也即我们想要修改的是*v
。 那怎么通过v修改x的值呢?
reflect.Value
提供了Elem()
方法,可以获得指针向指向的value
。看如下代码:
package main
import (
"reflect"
"fmt"
)
func main() {
var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(&x)
v.Elem().SetFloat(7.1)
fmt.Println("x :", v.Elem().Interface())
}
输出为:
x : 7.1
4. 总结
结合官方博客及本文,至少可以对反射理解个大概,还有很多方法没有涉及。 对反射的深入理解,个人觉得还需要继续看的内容:
- 参考业界,尤其是开源框架中是如何使用反射的
- 研究反射实现原理,探究其性能优化的手段
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