golang反射與反射三法則

    反射是在golang程序運行時檢查變量所具備類型的一種機制。因爲反射能夠得出關於變量結構的數據（即「關於數據的數據」），因此這也被認爲是golang元編程的基礎。初學反射，會感受有些「玄乎」。我這裏由淺入深，嘗試闡述反射內涵，並解讀反射三法則（http://blog.golang.org/laws-of-reflection）。

0 從類型和方法理解反射內涵

    在基本的層面上，反射只是一個檢查存儲在接口變量中的類型和值的算法。使用反射機制，首先須要導入reflect包，reflect包中有兩個重要類型須要瞭解，reflect.Type和reflect.Value，這兩個類型使得能夠訪問變量的內容。與此相關的，還有兩個簡單的函數，reflect.TypeOf和reflect.ValueOf，能夠從接口值中分別獲取reflect.Type和reflect.Value。

    初學可能會認爲reflect.Type和reflect.Value是一種並列關係，但其實它們是一種包含關係，咱們結合一段代碼來理解這段話。

import (
   "fmt"
   "reflect"
)
 
func main() {
   var x float64 = 1.1
   fmt.Println("reflect.Value:", reflect.ValueOf(x))
   fmt.Println("reflect.Type:", reflect.TypeOf(x))
   v := reflect.ValueOf(x)
   fmt.Println("reflect.Type:",v.Type())
   fmt.Println("actual value:", v.Float())
   fmt.Println("kind is float64?", v.Kind() == reflect.Float64)
}

其輸出爲：

    根據程序及其結果，咱們能夠發現：在go語言中，每一個值都包含兩個內容：類型和實際的值。從類型角度來看，reflect.Value是一個關於<類型, 實際的值>的二元組，而reflect.Type是值的類型，兩者是包含關係。從方法角度來看，reflect.TypeOf 和 (reflect.ValueOf(x)).Type均可以返回reflect.Type；(reflect.ValueOf(x)).Float能夠返回實際的值（相似的方法還包括(reflect.ValueOf(x)).Int、(reflect.ValueOf(x)).Bool等）；(reflect.ValueOf(x)).Kind能夠返回一個常量定義的類型。

    根據上述分析，咱們能夠得出一個示意圖，更爲直觀形象的代表值、類型、實際的值的關係。

    此外，golang採用靜態類型機制，TypeOf返回靜態類型；可是，Kind返回底層類型。咱們一樣以一段代碼來驗證這段話。

import (
   "fmt"
   "reflect"
)
 
type MyInt int
 
func main() {
   var x MyInt = 1
   v := reflect.ValueOf(x)
   fmt.Println("reflect.Type:", v.Type())
   fmt.Println("kind is int?", v.Kind() == reflect.Int)
}

輸出：

1 法則一：從接口值到反射對象的反射（Reflection goes from interface value toreflection object）

    前文所述內容其實就是從接口值到反射對象的反射，表明方法爲reflect.ValueOf和reflect.TypeOf。可能有人會問，接口？接口在哪呢？咱們來看一些前文提到這兩個函數的聲明，函數的參數是空接口，其實接口就在那裏。關於golang的接口，你們能夠參見個人另外一篇博文《Golang中的接口》。

func ValueOf(i interface{}) Value
func TypeOf(i interface{}) Type

2 法則二：從反射對象到接口值的反射（Reflection goes from reflection object to interface value）

    從reflect.Value可使用Interface方法還原接口值；此方法能夠高效地打包類型和值信息到接口表達中，並返回這個結果。方法聲明：

func (v Value) Interface() interface{}

    經過反射對象 v 能夠打印 float64 的表達值。

y :=v.Interface().(float64) // y 將爲類型 float64。
fmt.Println(y)

    還有更爲簡潔的實現。fmt.Println，fmt.Printf等其餘全部傳遞一個空接口值做爲參數的函數，在 fmt包內部解包的方式就像以前的例子這樣。所以正確的打印reflect.Value的內容的方法就是將Interface方法的結果進行格式化打印(formatted print routine). 

fmt.Println(v.Interface())

    爲何不是fmt.Println(v)？由於v是一個 reflect.Value；這裏但願得到的是它保存的實際的值。

    咱們修改前文代碼還進行驗證：

func main() {
   var x float64 = 1.1
   fmt.Println("reflect.Value:", reflect.ValueOf(x))
   fmt.Println("reflect.Type:", reflect.TypeOf(x))
   v := (reflect.ValueOf(x))
   fmt.Println("reflect.Type:", v.Type())
   fmt.Println("actual value(interface):", v.Interface())
   fmt.Println("kind is float64?", v.Kind() == reflect.Float64)
}

其輸出：

    進一步地，咱們能夠修改上述關係示意圖，新圖更爲簡潔優雅：

3. 爲了修改反射對象，其值必須可設置（To modify a reflectionobject, the value must be settable）

    反射對象能夠經過SetFloat等方法設置值，經過CanSet判斷可設置性。可是這裏面有坑，有些值是不可設置的。咱們仍是經過一段代碼來看。

import (
    "fmt"
    "reflect"
)
 
func main() {
    var x float64 = 1.1
    v := reflect.ValueOf(x)
    fmt.Println("settability of v:",v.CanSet())
    v.SetFloat(1.2)
}

其輸出

    其結果代表，反射對象v是不可設置的，若是硬要設置的話，會有panic異常。

    爲何不能設置呢？咱們能夠從函數傳參的角度來思考這個問題。V := reflect.ValueOf(x)，這個函數是值傳遞，即傳遞了一個x的副本到函數中，而非x自己。咱們都知道，值傳遞的參數是不能被真正修改的。

    我最初還有過這樣的想法：v和x又不是一個變量，x不能被修改，可是v應該能夠被修改啊。徹底從形式上考慮，這樣彷佛有道理。可是再多想一層，若是容許執行，雖然v能夠被修改，可是卻沒法更新x。也就是說，在反射值內部容許修改x的副本，可是x自己卻不會受到這個影響。這會形成混亂，而且毫無心義，所以在golang中這樣操做是非法的。

    讓咱們從新用函數傳參的角度思考這個問題。若是傳遞副本不能修改，那咱們就經過就傳遞指針好了。咱們來試試：

func main() {
    var x float64 = 1.1
    p := reflect.ValueOf(&x)
    fmt.Println("type of p:",p.Type())
    fmt.Println("settability of p:",p.CanSet())
}

    仍是不行。由於p的實際類型是*float64，而非float64，這樣修改至關於要直接修改地址了。

    咱們能夠藉助Elem方法，經過指針來修改指針指向的具體值。

func (v Value)Elem() Value
//Elem returns the value that the interface v contains or that the pointer vpoints to. It panics if v's Kind is not Interface or Ptr. It returns the zeroValue if v is nil.

func main() {
    var x float64 = 1.1
    p := reflect.ValueOf(&x)
    fmt.Println("type of p:",p.Type())
    v := p.Elem()
    fmt.Println("type of v:",v.Type())
    fmt.Println("settability of v:",v.CanSet())
}

其輸出

      這樣就能夠進行修改了。雖然p是不可修改的，可是v能夠修改。這種方法思路上相似引用傳參，傳入地址，修改地址所指向的具體值。

參考

http://blog.golang.org/laws-of-reflection

http://www.tuicool.com/articles/VFj6ze

http://studygolang.com/articles/1468