关于go:16-GolangGo语言快速入门反射

  反射使得 Go 语言具备一些动静个性，比方不晓得参数类型怎么办？当然你能够定义多个函数，别离传递不同参数；你也能够定义一个函数就行，参数类型为 interface{}，函数内通过反射操作变量。一些 rpc 框架，通常应用反射注册服务办法，以及通过反射调用服务办法。

反射初体验

  如何应用反射呢？咱们以字符串转化函数为例，strconv 包定义了很多函数，能够将 bool 值，int 值，float 值等转化为字符串；然而，如果变量类型不晓得呢？是否封装一个能够转化所有类型到字符串的函数呢？当然能够了，如上一篇文章最初，通过 v.(type) 与 switch 语法，判断变量类型，执行不同转化函数，只是还有一些细节须要非凡解决，如指针类型变量。咱们能够参考 github.com/spf13/cast 依赖库，其实现了不同类型之间的转化函数，转化到字符串的函数如下：

func ToStringE(a interface{}) (string, error) {i = indirectToStringerOrError(i)
 
    switch s := i.(type) {// 各类型转化}
}
 
 
func indirectToStringerOrError(a interface{}) interface{} {
    if a == nil {return nil}
 
    // 局部类型实现了 fmt.Stringer 接口（String() string 办法）；或者 error 接口（Error() string 办法）// 这些类型只须要调用对用办法转化为字符串就行
    var errorType = reflect.TypeOf((*error)(nil)).Elem()
    var fmtStringerType = reflect.TypeOf((*fmt.Stringer)(nil)).Elem()
 
    v := reflect.ValueOf(a)
    // 指针类型的变量，获取其指向的 value 对象
    for !v.Type().Implements(fmtStringerType) && !v.Type().Implements(errorType) && v.Kind() == reflect.Ptr && !v.IsNil() {v = v.Elem()
    }
    // 包装为空接口 interface{}
    return v.Interface()}

  首次看这段代码，可能会不知所云，reflect.TypeOf 是什么不理解，reflect.ValueOf 也看不懂，v.Type().Implements 又有什么作用，等等等等；这些其实都是反射罕用的一些办法以及套路。Go 语言反射规范库定义在包 reflect，最罕用 reflect.Type，示意 Go 语言类型，这是一个接口，定义了很多办法，能够帮忙咱们获取到该类型领有的属性、办法，占用内存大小等等；以及 reflect.Value，示意 Go 语言中的值，其蕴含变量的值，以及该变量的类型信息。

  什么类型变量能够转化为字符串呢？int，float，[]byte 等都必定都是能够的；除了这些，局部接口也是能够的，如 fmt.Stringer 接口，如 error 接口，其都定义了办法能够返回该类型字符串形容；另外对于指针类型，想转化为字符串，必定先要获取到其指向的元素类型以及值才行。

type Stringer interface {String() string
}
 
type error interface {Error() string
}

  上述程序用到的几个函数 / 办法的定义如下：

// TypeOf returns the reflection Type that represents the dynamic type of i.
// If i is a nil interface value, TypeOf returns nil.
TypeOf(i interface{}) Type
 
// Elem returns a type's element type.
// It panics if the type's Kind is not Array, Chan, Map, Pointer, or Slice.
// 如果是指针，返回其指向的元素类型
Elem() Type
 
// ValueOf returns a new Value initialized to the concrete value
// stored in the interface i. ValueOf(nil) returns the zero Value
ValueOf(i interface{}) Value
 
// Implements reports whether the type implements the interface type u
Implements(u Type) bool
 
// Kind returns v's Kind
(v Value) Kind() Kind
 
// Interface returns v's current value as an interface{}.
// 也就是将以后 value 对象包装为空接口 interface{}
(v Value) Interface() (i interface{})

  明确了这些函数 / 办法的含意之后，上述程序应该能够了解了：通过将 nil 强制转化为 error 指针类型形式，获取 error 接口类型；通过将 nil 强制转化为 fmt.Stringer 指针类型形式，获取 fmt.Stringer 接口类型；如果以后变量没有实现 fmt.Stringer 接口，也没有实现 error 接口，并且是指针类型，则获取获取到其指向的元素类型。最初将 value 值包装为空接口类型返回。主函数 ToStringE 再依据变量类型，走不同的字符串转化逻辑。

reflect.Type

  reflect.Type，示意 Go 语言类型，这是一个接口，定义了很多办法，能够帮忙咱们获取到该类型领有的属性、办法，占用内存大小等等。上面咱们简略介绍一些罕用函数：

type Type interface {
    // 办法相干
    // NumMethod returns the number of methods accessible using Method
    NumMethod() int
    // Method returns the i'th method in the type's method set
    Method(int) Method
    // MethodByName returns the method with that name in the type's
    MethodByName(string) (Method, bool)
 
    // 属性字段相干
    // NumField returns a struct type's field count.
    NumField() int
    // FieldByName returns the struct field with the given name
    FieldByName(name string) (StructField, bool)
    // Field returns a struct type's i'th field.
    Field(i int) StructField
 
    // 函数相干
    // NumIn returns a function type's input parameter count
    NumIn() int
    // NumOut returns a function type's output parameter count.
    NumOut() int
    // In returns the type of a function type's i'th input parameter.
    In(i int) Type
    // Out returns the type of a function type's i'th output parameter.
    Out(i int) Type
 
    // 其余
    // Elem returns a type's element type.
    // It panics if the type's Kind is not Array, Chan, Map, Pointer, or Slice.
    Elem() Type
    // Kind returns the specific kind of this type.
    Kind() Kind
    // Size returns the number of bytes needed to store
    // a value of the given type.
    Size() uintptr
    // Implements reports whether the type implements the interface type u.
    Implements(u Type) bool
    // AssignableTo reports whether a value of the type is assignable to type u.
    AssignableTo(u Type) bool
}

  这里只列出了局部函数的定义以及正文阐明，还有局部函数没有给出，读者能够查阅 reflect 包。另外留神，很多办法只适宜某些类型，比方函数相干，要求类型必须是 funcType，一旦类型不对，就会抛 panic 异样。

  上一篇文章解说构造体时提到，Go 语言所有类型，都有其对应的类型定义。runtime/type.go 文件定义了最根本的类型_type struct；其余类型，如切片类型 slicetype，map 类型 maptype，函数类型 functype，等等都继承自_type。与之对应的，反射 reflect 包也定义了所有类型，如 rtype（与_type 对应），切片类型 sliceType，map 类型 mapType，函数类型 funcType。runtime 包定义的诸多类型其实与 reflect 包定义的诸多类型都是一一对应的。

  咱们简略理解下一些罕用类型的定义：

// 构造体，structType + uncommonType + []Method 办法数组，间断存储
//    struct {
//        structType
//        uncommonType
//        []Method    
//    }
type structType struct {
    rtype
    pkgPath name
    fields  []structField // sorted by offset}
 
// 切片类型
type sliceType struct {
    rtype
    elem *rtype // slice element type
}
 
// 函数类型，funcType + uncommonType + 输入输出参数类型，间断存储
//    struct {
//        funcType
//        uncommonType
//        [2]*rtype    // [0] is in, [1] is out
//    }
type funcType struct {
    rtype
    inCount  uint16
    outCount uint16 // top bit is set if last input parameter is ...
}
 

  rtype 是所有类型的父类型，rtype 实现了接口 Type 所有办法，其余类型都继承自 rtype，并且对局部办法进行了重写。咱们以构造体类型为例，试着通过反射拜访构造体定义的属性以及办法：

package main
 
import (
    "fmt"
    "reflect"
    "strings"
)
 
type Human struct {
    Name string
    Age int
}
 
func (h Human)Eat(food string) error {return nil}
func (h Human)Walk(a int) error {return nil}
 
func main() {h := Human{Name: "zhangsan", Age: 20}
    t := reflect.TypeOf(h)
    if t.Kind() == reflect.Struct {
        // 遍历构造体所有字段
        for i := 0; i < t.NumField(); i ++ {field := t.Field(i)
            fmt.Println(fmt.Sprintf("%s %s", field.Name, field.Type.Name()))
        }
        // 遍历构造体所有办法
        for i := 0; i < t.NumMethod(); i ++ {method := t.Method(i)
            var in []string
            var out []string
            // 打印输出参数类型
            for j := 0; j < method.Type.NumIn(); j ++ {in = append(in, method.Type.In(j).Name())
            }
            // 打印输出参数类型
            for j := 0; j < method.Type.NumOut(); j ++ {out = append(out, method.Type.Out(j).Name())
            }
            fmt.Println(fmt.Sprintf("%s(%s) %s", method.Name, strings.Join(in, ","), strings.Join(out, ",")))
        }
    }
}
 
//Name string
//Age int
//Eat(Human,string) error
//Walk(Human,int) error

  看到了吧，通过反射拜访构造体定义的属性以及办法还是比较简单的，其余类型也十分相似，这里就不再赘述。至于底层是如何获取到构造体的各属性以及办法，钻研下下面介绍的 structType 就行了；构造体 structType + uncommonType + []Method 间断存储，structType 构造定义的 []structField 就是所有属性，[]Method 就是所有办法。比方获取构造体任意办法的实现如下;

func (t *rtype) exportedMethods() []method {
    //t.uncommon 偏移 structType 长度就是 uncommonType
    ut := t.uncommon()
    if ut == nil {return nil}
    return ut.exportedMethods()}
 
func (t *uncommonType) exportedMethods() []method {
    //xcount 办法数目
    if t.xcount == 0 {return nil}
    //moff 是第一个办法的偏移量；t 偏移 moff，就到了办法数组首地址，再将该段内存转化为 []method
    return (*[1 << 16]method)(add(unsafe.Pointer(t), uintptr(t.moff), "t.xcount > 0"))[:t.xcount:t.xcount]
}

  看到这里，思考下 Implements 办法怎么实现呢？是不是也没那么神秘，其实就是遍历接口类型的所有办法，判断构造体类型是否定义了，如果没有则阐明没有实现该接口。最初，有趣味的读者能够本人钻研下每一种类型的定义，以及反射操作方法，以及这些办法的实现原理。

reflect.Value

  reflect.Value，示意 Go 语言中的值，其不仅蕴含变量的值，还蕴含该变量的类型信息。reflect.Value 定义非常简单，只蕴含三个属性：

type Value struct {
    // 类型
    typ *rtype
 
    // 指向数据首地址
    ptr unsafe.Pointer
    
    // 标识，比方该变量只读，比方该变量是否蕴含执行数据的指针，比方该变量是否是一个办法等
    flag
}

  reflect.Value 构造也定义了十分多的办法，使得咱们能够很不便的判断 value 值是否可批改以及批改值，如果 value 值是一个办法，还能通过反射调用该办法；通过 reflect.Value 还能很不便的转化到 reflect.Type，而且 reflect.Value 自身也实现了一些 reflect.Type 接口中定义的办法（没有全副实现）。reflect.Value 的一些罕用办法如下：

// CanSet reports whether the value of v can be changed.
(v Value) CanSet() bool
// 获取 value 存储的值，批改 value 存储的值
(v Value) Bool() bool
(v Value) Int() int64
(v Value) SetBool(x bool)
(v Value) SetInt(x int64)
 
// Kind returns v's Kind.
(v Value) Kind() Kind
// Len returns v's length.
(v Value) Len() int
 
// 反射办法调用
// For example, if len(in) == 3, v.Call(in) represents the Go call v(in[0], in[1], in[2])
(v Value) Call(in []Value) []Value

  咱们以反射调用办法为例，学习 reflect.Value 的简略应用：

package main
 
import (
    "fmt"
    "reflect"
)
 
func main() {f := func (a, b int) int {return  a + b}
 
    val := reflect.ValueOf(f)
    ret := val.Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(100), reflect.ValueOf(200)})
    fmt.Println(ret[0].Int())  //300
}

  变量 f 就是函数类型，所以咱们能通过 val.Call 调用；并且传递了两个整型输出参数，Call 办法返回 reflect.Value 切片，对应函数的多个返回值。看到这里你可能想说，这有什么意义？间接调用函数 f 不好么，为什么要这么简单。想说的是，有些场景的确适宜应用反射形式执行函数调用，比方 rpc 框架通常都这么做。

rpc 框架中的反射

  rpc 即近程过程调用，客户端能够像调用本地办法一样调用远端服务的办法，rpc 框架如同桥梁个别连贯着客户端与远端服务。客户端的办法调用，rpc 框架将该调用过程序列化（能够自定义二进制协定，json 协定，甚至是 HTTP 协定序列化），序列化后的数据包含本地调用的服务名，办法名，以及输出参数。远端服务接管到客户端申请后，再通过反序列化，解析出客户端调用的服务名，办法名，以及输出参数，查找对应实现并执行，执行后果序列化之后再返回给客户端。

  不思考序列化协定，想想 rpc 框架应该怎么设计？客户端申请达到，服务端解析出服务名，办法名，以及输出参数，接下来是不是该本地查找服务名与办法名对应的实现函数了，查到到实现函数后就是执行该函数了。服务端在启动之后，个别会注册本地服务 + 办法到全局 map，如 map[string]* methodType；申请达到之后查找到 method 之后，个别也是通过反射形式调用。

  这里咱们以 github.com/smallnest/rpcx 框架为例，介绍其服务注册过程，以及反射执行申请的过程：

// 服务定义
type service struct {
    name     string                   // 服务名称
    rcvr     reflect.Value            // 服务办法的接受者
    typ      reflect.Type             // 服务办法的接受者类型
    method   map[string]*methodType   // 所有注册的服务办法
}
 
// 服务注册，rcvr 构造体指针类型，构造体的办法就是可对外提供服务的办法
func (s *Server) register(rcvr interface{}) (string, error) {service := new(service)
    service.typ = reflect.TypeOf(rcvr)
    service.rcvr = reflect.ValueOf(rcvr)
    service.name = reflect.Indirect(service.rcvr).Type().Name()
 
    // 遍历构造体所有办法（校验办法定义是否非法）service.method = make(map[string]*methodType)
    for m := 0; m < typ.NumMethod(); m++ {method := typ.Method(m)
        mtype := method.Type
        mname := method.Name
        // 办法首字母小写时（不对外裸露），PkgPath 不为空，略过
        if method.PkgPath != "" {continue}
        // 注册的办法都必须有四个输出参数: receiver, context.Context, *args, *reply.
        if mtype.NumIn() != 4 {
            if reportErr {log.Info("method", mname, "has wrong number of ins:", mtype.NumIn())
            }
            continue
        }
        // 校验四个参数类型是否非法
        
        // 返回值必须是 error
        var typeOfError = reflect.TypeOf((*error)(nil)).Elem()
        if returnType := mtype.Out(0); returnType != typeOfError {
            if reportErr {log.Info("method", mname, "returns", returnType.String(), "not error")
            }
            continue
        }
 
        // 校验通过；methodType 蕴含 method，参数类型（args），返回值类型（reply）service.method[mname] = &methodType{method: method, ArgType: argType, ReplyType: replyType}
    }
 
    // 保留 service 到全局 map
}

  能够看到，register 注册函数，传入的是构造体指针，服务名称也就是构造体名称；服务办法就是构造体的办法，只是该 rpc 框架对办法有一些限度，比方必须蕴含四个输出参数（办法接收者作为第 0 个参数，不思考在内）第一个参数类型必须是 context.Context，第三个参数必须是指针类型（要返回后果，Go 语言按值传递，指针类型能力批改输出参数），而且办法必须返回 error 类型。

  留神校验构造体的办法时，还判断了 method.PkgPath（PkgPath is the package path that qualifies a lower case (unexported) method name）；小写，未裸露什么意思呢？第一篇文章简略提过，Go 语言所有文件都必须指定其所在的包，如上 ”package main”，咱们称之为 main 包，当然包名也能够命名为其余名称（个别包名与以后所在目录 / 文件夹名称保持一致），而 main 包里的 main 函数为程序的入口函数。咱们的代码必定会仍然其余文件，怎么引入呢？通过 ”import 包名 ” 引入，引入后能力应用该包内函数 / 变量 / 申明的类型。其实还有一些限度，通过 ”import 包名 ” 引入其余包之后，只能应用其局部函数或者变量或者定义的类型：首字母大写命名的。所以才说，首字母小写的办法 unexported。

  那么，服务端接管到客户端的 rpc 申请之后，如何查找匹配对应办法并执行呢？咱们同样以 rpcx 框架为例：

func (s *Server) handleRequest(ctx context.Context, req *protocol.Message) (res *protocol.Message, err error) {
    //ServicePath 申请的服务
    service := s.serviceMap[req.ServicePath]
    //ServiceMethod 申请的办法
    mtype := service.method[req.ServiceMethod]
 
    // 依据参数类型创立变量
    var argv = rflect.New(mtype.ArgType)
    // 依据参数类型，反序列化解析申请 body
    err = codec.Decode(req.Payload, argv)
 
    // 依据返回参数类型创立变量
    replyv := rflect.New(mtype.ReplyType)
    // 反射调用
    function := mtype.method.Func
    function.Call([]reflect.Value{s.rcvr, reflect.ValueOf(ctx), reflect.ValueOf(argv), reflect.ValueOf(replyv)})
 
    // 序列化返回参数变量到 []byte
    data, err := codec.Encode(replyv)
}

  留神反射执行办法时，输出参数都是 reflect.Value 类型，晓得了参数类型，能够通过 rflect.New 创立该类型变量，而有了变量很容易通过 reflect.ValueOf 转化为 reflect.Value 类型。另外，rpc 框架个别反对多种序列化协定，如自定义二进制协定，json 协定，甚至 HTTP 协定；反射形式执行办法时，依据约定好的不同序列化协定解析申请参数，以及编码返回后果。

总结

  反射使得 Go 语言具备一些动静个性，当你不分明函数参数类型时，能够定义为 interface{} 类型，函数内通过反射等形式依据不同类型执行不同逻辑。Go 语言反射相干都定义在 reflect 包，其中最重要的就是 reflect.Type 以及 reflect.Value，本篇文章列出了一些罕用函数 / 办法。最初以 rpcx 框架为例，介绍了反射在 rpc 框架中服务办法注册，以及服务办法执行过程的应用。