Go语言反射之类型反射

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2020年4月19日22:17:09
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重新整理Go语言中反射相关操作,现整理三篇:

  1. 类型反射
  2. 反射调用

本文是类型反射。包括类型,结构图字段,方法信息,结构体标签信息。

1 概述

类似于 Java,Go 语言也支持反射。支持反射的语言可以在运行时对程序进行访问和修改。反射的原理是在程序编译期将反射信息(如类型信息、结构体信息等)整合到程序中,并给提供给程序访问反射信息的操作接口,这样在程序运行期间就可以获取该反射信息,甚至支持修改操作。

Go 语言使用 reflect 包支持反射。

本文介绍与类型结构相关的反射操作。

2 获取类型

使用 reflect.TypeOf() 函数可以获得任意值的类型反射对象。演示为:

type Stu struct {
}
var v *Stu
typeV := reflect.TypeOf(v)
fmt.Println(typeV)
// Stu

其中,typeV是 reflect.Type 类型的实例。

3 获取基础类型(类别)

基础类型,也称之为类别。例如 type Stu struct,从类型上看是 Stu 类型,如果从基础类型(类别)的角度去看,就是 struct。当需要区分一个大类类别时,就会用到基础类型的概念。可以通过 typeV.Kind() 方法获取对应的基础类型。演示为:

type Stu struct {
}
var v Stu
typeV := reflect.TypeOf(v)
// 同时输出类型名和基础类型
fmt.Println(typeV.Name(), typeV.Kind())
// Stu struct

Go 语言的 reflect 包定义了如下的基础类型:

来自文件:src/reflect/type.go
type Kind uint
const (
  Invalid Kind = iota  // 非法类型
  Bool                 // 布尔型
  Int                  // 有符号整型
  Int8                 // 有符号8位整型
  Int16                // 有符号16位整型
  Int32                // 有符号32位整型
  Int64                // 有符号64位整型
  Uint                 // 无符号整型
  Uint8                // 无符号8位整型
  Uint16               // 无符号16位整型
  Uint32               // 无符号32位整型
  Uint64               // 无符号64位整型
  Uintptr              // 指针
  Float32              // 单精度浮点数
  Float64              // 双精度浮点数
  Complex64            // 64位复数类型
  Complex128           // 128位复数类型
  Array                // 数组
  Chan                 // 通道
  Func                 // 函数
  Interface            // 接口
  Map                  // 映射
  Ptr                  // 指针
  Slice                // 切片
  String               // 字符串
  Struct               // 结构体
  UnsafePointer        // 底层指针
)

可见指的是原生类型,而不是自定义类型。

4 指针引用的元素类型

可以使用指针类型的反射得到其指向的元素的具体类型,使用 Elem() Type 来实现,演示为:

type Stu struct {
}
var v *Stu
typeV := reflect.TypeOf(v)
fmt.Println(typeV)
// *main.Stu
fmt.Println(typeV.Kind())
// 基础类型为 ptr 指针
// ptr
fmt.Println(typeV.Elem())
// 指向的元素类型为 main.Stu
// main.Stu
fmt.Println(typeV.Elem().Kind())
// main.Stu的基础类型为 struct
// struct

.Elem() 方法会得到 reflect.Type 类型的返回值,因此可以继续调用 .Kind() 得到基础类型。

5 结构体信息

若反射的类型为结构体,可以获取其成员信息。涉及几个方法:

  • NumField() int,字段数量
  • Field(i int) StructField,通过索引确定获取字段的反射
  • NumMethod() int,方法数量
  • Method(int) Method,通过索引获取方法的反射

演示为:

type Stu struct {
  Name string
  Sn   string}func (this *Stu) SetName() {
}
func (this *Stu) SetSn() {
}
func main() {
  v := Stu{}
  typeV := reflect.TypeOf(v)
  fmt.Println(typeV.NumField())
  for i, c := 0, typeV.NumField(); i < c; i++ {
    fmt.Println(typeV.Field(i))
  }
  vp := &v // ? 为什么必须要是引用呢 ?
  typeVP := reflect.TypeOf(vp)
  fmt.Println(typeVP.NumMethod())
  for i, c := 0, typeV.NumMethod(); i < c; i++ {
    fmt.Println(typeVP.Method(i))
  }
}
// 以下为输出结果
2
{Name  string  0 [0] false}
{Sn  string  16 [1] false}
2
{SetName  func(*main.Stu) <func(*main.Stu) Value> 0}
{SetSn  func(*main.Stu) <func(*main.Stu) Value> 1}

做本案例时,发现对于方法反射的获取,要基于结构体指针才可以,目前不解,需要在深入下。

我们获取的属性和方法分别属于 reflect.StructField,reflect.Method 类型,若需要接续获取属性字段或方法的信息,可以使用该类型定义的方法完成。定义如下,供参考:

type StructField struct {
    Name    string      // 字段名
    PkgPath string      // 非导出字段的包路径,对导出字段该字段为""
    Type      Type      // 字段类型
    Tag       StructTag // 字段标签
    Offset    uintptr   // 字段在结构体中的字节偏移量
    Index     []int     // 用于Type.FieldByIndex时的索引切片
    Anonymous bool      // 是否匿名字段
}

type Method struct {
    Name    string // 方法名
    PkgPath string // 非导出方法的包路径,对导出方法该字段为""
    Type  Type  // 方法类型
    Func  Value // 方法值
    Index int   // 方法索引
}

也支持:

  • FieldByName(name string) (StructField, bool),通过字段名字确定字段的反射
  • MethodByName(string) (Method, bool),通过方法名字确定方法的反射。

6 结构体标签

结构体标签,Struct Tag,指的是为字段增加额外的属性,利用反射可获取到这些属性,进而完成特定操作。例如:

type Stu struct {
  Name string `json:"name" bson:"name"`
  Sn   string `json:"sn" bson:"sn"`
}

字段后反引号包裹的就是字段的标签。上面的标签是一个常用的格式,在做结构体序列化时经常使用。

利用反射获取标签内容,先获取字段,再获取字段上的标签:

type Stu struct {
  Name string `json:"j_name" bson:"b_name"`
  Sn   string `json:"j_sn" bson:"b_sn"`
}
func main() {  
  var v Stu
  typeV := reflect.TypeOf(v)  
  for i, c := 0, typeV.NumField(); i < c; i++ {
    fmt.Println(typeV.Field(i).Tag.Get("json"), typeV.Field(i).Tag.Get("bson"))
  }
}
// 输出
j_name b_name
j_sn b_sn

标签语法是key:value结构。(也可以字符串,key:value 更长用,信息量更大)。StructField.Tag 可以获取字段的标签,.Get() 方法可以获取具体内容。

演示,利用标签 json 编码我们的结构体对象,需要 encoding/json 包:

type Stu struct {
  Name string `json:"j_name" bson:"b_name"`
  Sn   string `json:"j_sn" bson:"b_sn"`
}
func main() {  
var v = Stu{
    "Hank",
"Kang-007",
        }
  json, err := json.Marshal(v)
  fmt.Println(string(json), err)  
//  {"j_name":"Hank","j_sn":"Kang-007"} <nil>
}

注意上面的 json 中的字段,并不是我们的字段Name和Sn,而是标签中定义的j_name, j_sn。json.Marshal 方法就读取了字段的tag,确定了字段的名称。除了字段名称提示外,json.Marshal 还支持 json:"j_sn,string,omitempty" 表示设置名称,类型,忽略空值等操作。

也可利用 json 转换得到结构体对象,继续使用上面的结构体Stu:

var u Stu
if nil == json.Unmarshal(str, &u) {
  fmt.Println(u)  
// {Hank Kang-007}
}

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