饶全成：深度解密 Go 语言之反射

出品 | 滴滴技术

做者 | 饶成全

前言：Go 做为一门静态语言，相比 Python 等动态语言，在编写过程当中灵活性会受到必定的限制。可是经过接口加反射实现了相似于动态语言的能力：能够在程序运行时动态地捕获甚至改变类型的信息和值。

▍阅读索引

• 什么是反射

• 为何要用反射

• 反射是如何实现的

      types 和 interface

      反射的基本函数

      反射的三大定律

• 反射相关函数的使用

      代码样例

      未导出成员

• 反射的实际应用

       json 序列化

       DeepEqual 的做用及原理

• 总结

• 参考资料

▍什么是反射

直接看维基百科上的定义：

在计算机科学中，反射是指计算机程序在运行时（Run time）能够访问、检测和修改它自己状态或行为的一种能力。用比喻来讲，反射就是程序在运行的时候可以“观察”而且修改本身的行为。

那我就要问个问题了：不用反射就不能在运行时访问、检测和修改它自己的状态和行为吗？

问题的回答，其实要首先理解什么叫访问、检测和修改它自己状态或行为，它的本质是什么？

实际上，它的本质是程序在运行期探知对象的类型信息和内存结构，不用反射能行吗？能够的！使用汇编语言，直接和内层打交道，什么信息不能获取？可是，当编程迁移到高级语言上来以后，就不行了！就只能经过 反射来达到此项技能。

不一样语言的反射模型不尽相同，有些语言还不支持反射。《Go 语言圣经》中是这样定义反射的：

Go 语言提供了一种机制在运行时更新变量和检查它们的值、调用它们的方法，可是在编译时并不知道这些变量的具体类型，这称为反射机制。

▍为何要用反射

须要反射的 2 个常见场景：

一、有时你须要编写一个函数，可是并不知道传给你的参数类型是什么，多是没约定好；也多是传入的类型不少，这些类型并不能统一表示。这时反射就会用的上了。

二、有时候须要根据某些条件决定调用哪一个函数，好比根据用户的输入来决定。这时就须要对函数和函数的参数进行反射，在运行期间动态地执行函数。

在讲反射的原理以及如何用以前，仍是说几点不使用反射的理由：

一、与反射相关的代码，常常是难以阅读的。在软件工程中，代码可读性也是一个很是重要的指标。

二、Go 语言做为一门静态语言，编码过程当中，编译器能提早发现一些类型错误，可是对于反射代码是无能为力的。因此包含反射相关的代码，极可能会运行好久，才会出错，这时候常常是直接 panic，可能会形成严重的后果。

三、反射对性能影响仍是比较大的，比正常代码运行速度慢一到两个数量级。因此，对于一个项目中处于运行效率关键位置的代码，尽可能避免使用反射特性。

▍反射是如何实现的

interface是 Go 语言实现抽象的一个很是强大的工具。当向接口变量赋予一个实体类型的时候，接口会存储实体的类型信息，反射就是经过接口的类型信息实现的，反射创建在类型的基础上。

Go 语言在 reflect 包里定义了各类类型，实现了反射的各类函数，经过它们能够在运行时检测类型的信息、改变类型的值。

▍types 和 interface

Go 语言中，每一个变量都有一个静态类型，在编译阶段就肯定了的，好比 int,float64,[]int 等等。注意，这个类型是声明时候的类型，不是底层数据类型。

Go 官方博客里就举了一个例子

type MyInt int 

var i int
 
var j MyInt

复制代码

尽管 i，j 的底层类型都是 int，但咱们知道，他们是不一样的静态类型，除非进行类型转换，不然，i 和 j 不能同时出如今等号两侧。j 的静态类型就是 MyInt。

反射主要与 interface{} 类型相关。前面一篇关于 interface 相关的文章已经探讨过 interface 的底层结构，这里再来复习一下。

type iface struct{

    tab  *itab

    data unsafe.Pointer

}

type itab struct{

    inter  *interfacetype

    _type  *_type

    link   *itab

    hash   uint32

    bad    bool

    inhash bool

    unused [2]byte

    fun [1]uintptr

}
复制代码

其中 itab 由具体类型 _type 以及 interfacetype 组成。 _type 表示具体类型，而 interfacetype 则表示具体类型实现的接口类型。

实际上，iface 描述的是非空接口，它包含方法；与之相对的是 eface，描述的是空接口，不包含任何方法，Go 语言里有的类型都 “实现了” 空接口。

type eface struct{

    _type *_type

    data unsafe.Pointer

}
复制代码

相比 iface， eface 就比较简单了。只维护了一个 _type 字段，表示空接口所承载的具体的实体类型。 data 描述了具体的值。

仍是用 Go 官方关于反射的博客里的例子，固然，我会用图形来详细解释，结合二者来看会更清楚。顺便提一下，搞技术的不要惧怕英文资料，要想成为技术专家，读英文原始资料是技术提升的一条必经之路。

先明确一点：接口变量能够存储任何实现了接口定义的全部方法的变量。

Go 语言中最多见的就是 Reader 和 Writer 接口：

type Readerinterface{

    Read(p []byte) (n int, err error)

}

type Writerinterface{

    Write(p []byte) (n int, err error)

}

复制代码

接下来，就是接口之间的各类转换和赋值了：

varr io.Reader

tty, err := os.OpenFile("/Users/qcrao/Desktop/test", os.O_RDWR, 0)

iferr != nil{

   returnnil, err

}

r = tty

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首先声明 r 的类型是 io.Reader，注意，这是 r 的静态类型，此时它的动态类型为 nil，而且它的动态值也是 nil。

以后， r=tty 这一语句，将 r 的动态类型变成 *os.File，动态值则变成非空，表示打开的文件对象。这时，r 能够用 <value,type>对来表示为： <tty, *os.File>。

注意看上图，此时虽然 fun 所指向的函数只有一个 Read 函数，其实 *os.File 还包含 Write 函数，也就是说 *os.File 其实还实现了 io.Writer 接口。

所以下面的断言语句能够执行：

varw io.Writer

w = r.(io.Writer)

复制代码

之因此用断言，而不能直接赋值，是由于 r 的静态类型是 io.Reader，并无实现 io.Writer 接口。断言可否成功，看 r 的动态类型是否符合要求。

这样，w 也能够表示成 <tty, *os.File>，仅管它和 r 同样，可是 w 可调用的函数取决于它的静态类型 io.Writer，也就是说它只能有这样的调用形式： w.Write() 。

w 的内存形式以下图：

和 r 相比，仅仅是 fun 对应的函数变了： Read->Write。

最后，再来一个赋值：

varempty interface{}

empty = w
复制代码

因为 empty 是一个空接口，所以全部的类型都实现了它，w 能够直接赋给它，不须要执行断言操做。

从上面的三张图能够看到，interface 包含三部分信息： _type 是类型信息， *data指向实际类型的实际值， itab 包含实际类型的信息，包括大小、包路径，还包含绑定在类型上的各类方法（图上没有画出方法）。

补充一下关于 os.File 结构体的图：

这一节的最后，复习一下上一篇关于 interface 的文章，提到的一个技巧，这里再展现一下：

先参考源码，分别定义一个 “假装”的 iface 和 eface 结构体。

type iface struct{

    tab  *itab

    data unsafe.Pointer

}

type itab struct{

    inter uintptr

    _type uintptr

    link uintptr

    hash  uint32

    _     [4]byte

    fun    [1]uintptr

}

type eface struct{

    _type uintptr

    data unsafe.Pointer

}

复制代码

接着，将接口变量占据的内存内容强制解释成上面定义的类型，再打印出来：

package main

import(

   "os"

   "fmt"

   "io"

   "unsafe"

)

func main() {

    varr io.Reader

    fmt.Printf("initial r: %T, %v\n", r, r)

    tty, _ := os.OpenFile("/Users/qcrao/Desktop/test", os.O_RDWR, 0)

    fmt.Printf("tty: %T, %v\n", tty, tty)

    // 给 r 赋值

    r = tty

    fmt.Printf("r: %T, %v\n", r, r)

    rIface := (*iface)(unsafe.Pointer(&r))

    fmt.Printf("r: iface.tab._type = %#x, iface.data = %#x\n", rIface.tab._type, rIface.data)

    // 给 w 赋值

    varw io.Writer

    w = r.(io.Writer)

    fmt.Printf("w: %T, %v\n", w, w)

    wIface := (*iface)(unsafe.Pointer(&w))

    fmt.Printf("w: iface.tab._type = %#x, iface.data = %#x\n", wIface.tab._type, wIface.data)

    // 给 empty 赋值

    varempty interface{}

    empty = w

    fmt.Printf("empty: %T, %v\n", empty, empty)

    emptyEface := (*eface)(unsafe.Pointer(&empty))

    fmt.Printf("empty: eface._type = %#x, eface.data = %#x\n", emptyEface._type, emptyEface.data)

}

复制代码

运行结果：

initial r: <nil>, <nil>

tty: *os.File, &{0xc4200820f0}

r: *os.File, &{0xc4200820f0}

r: iface.tab._type = 0x10bfcc0, iface.data = 0xc420080020

w: *os.File, &{0xc4200820f0}

w: iface.tab._type = 0x10bfcc0, iface.data = 0xc420080020

empty: *os.File, &{0xc4200820f0}

empty: eface._type = 0x10bfcc0, eface.data = 0xc420080020

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r，w，empty 的动态类型和动态值都同样。再也不详细解释了，结合前面的图能够看得很是清晰。

▍反射的基本函数

reflect 包里定义了一个接口和一个结构体，即 reflect.Type 和 reflect.Value，它们提供不少函数来获取存储在接口里的类型信息。

reflect.Type 主要提供关于类型相关的信息，因此它和 _type 关联比较紧密； reflect.Value 则结合 _type 和 data 二者，所以程序员能够获取甚至改变类型的值。

reflect 包中提供了两个基础的关于反射的函数来获取上述的接口和结构体：

func TypeOf(i interface{}) Type

func ValueOf(i interface{}) Value
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TypeOf 函数用来提取一个接口中值的类型信息。因为它的输入参数是一个空的 interface{}，调用此函数时，实参会先被转化为 interface{} 类型。这样，实参的类型信息、方法集、值信息都存储到 interface{} 变量里了。

看下源码：

func TypeOf(i interface{}) Type{

    eface := *(*emptyInterface)(unsafe.Pointer(&i))

    returntoType(eface.typ)

}
复制代码

这里的 emptyInterface 和上面提到的 eface 是一回事（字段名略有差别，字段是相同的），且在不一样的源码包：前者在 reflect 包，后者在 runtime 包。 eface.typ 就是动态类型。

type emptyInterface struct{

    typ  *rtype

    word unsafe.Pointer

}
复制代码

至于 toType 函数，只是作了一个类型转换：

func toType(t *rtype) Type{

    ift == nil{

       return nil

    }
 
    returnt

}
复制代码

注意，返回值 Type 其实是一个接口，定义了不少方法，用来获取类型相关的各类信息，而 *rtype 实现了 Type 接口。

type Typeinterface{

     // 全部的类型均可以调用下面这些函数

     // 此类型的变量对齐后所占用的字节数

     Align() int

     // 若是是 struct 的字段，对齐后占用的字节数

     FieldAlign() int

     // 返回类型方法集里的第 `i` (传入的参数)个方法

     Method(int) Method

     // 经过名称获取方法

     MethodByName(string) (Method, bool)

     // 获取类型方法集里导出的方法个数

     NumMethod() int

     // 类型名称

     Name() string

     // 返回类型所在的路径，如：encoding/base64

     PkgPath() string

     // 返回类型的大小，和 unsafe.Sizeof 功能相似

     Size() uintptr

     // 返回类型的字符串表示形式

     String() string

     // 返回类型的类型值

     Kind() Kind

     // 类型是否实现了接口 u

     Implements(u Type) bool

     // 是否能够赋值给 u

     AssignableTo(u Type) bool

     // 是否能够类型转换成 u

     ConvertibleTo(u Type) bool

     // 类型是否能够比较

     Comparable() bool

     // 下面这些函数只有特定类型能够调用

     // 如：Key, Elem 两个方法就只能是 Map 类型才能调用

     // 类型所占据的位数

     Bits() int

     // 返回通道的方向，只能是 chan 类型调用

     ChanDir() ChanDir

     // 返回类型是不是可变参数，只能是 func 类型调用

     // 好比 t 是类型 func(x int, y ... float64)

     // 那么 t.IsVariadic() == true

     IsVariadic() bool

     // 返回内部子元素类型，只能由类型 Array, Chan, Map, Ptr, or Slice 调用

     Elem() Type

     // 返回结构体类型的第 i 个字段，只能是结构体类型调用

     // 若是 i 超过了总字段数，就会 panic

     Field(i int) StructField

     // 返回嵌套的结构体的字段

     FieldByIndex(index []int) StructField  

     // 经过字段名称获取字段

     FieldByName(name string) (StructField, bool)

     // FieldByNameFunc returns the struct field with a name

     // 返回名称符合 func 函数的字段

     FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField, bool)

     // 获取函数类型的第 i 个参数的类型

     In(i int) Type

     // 返回 map 的 key 类型，只能由类型 map 调用

     Key() Type

     // 返回 Array 的长度，只能由类型 Array 调用

     Len() int

     // 返回类型字段的数量，只能由类型 Struct 调用

     NumField() int

     // 返回函数类型的输入参数个数

     NumIn() int

     // 返回函数类型的返回值个数

     NumOut() int

     // 返回函数类型的第 i 个值的类型

     Out(i int) Type

     // 返回类型结构体的相同部分

     common() *rtype

     // 返回类型结构体的不一样部分

     uncommon() *uncommonType

}

复制代码

可见 Type 定义了很是多的方法，经过它们能够获取类型的一切信息，你们必定要完整的过一遍上面全部的方法。

注意到 Type 方法集的倒数第二个方法 common返回的 rtype类型，它和上一篇文章讲到的 _type 是一回事，并且源代码里也注释了：两边要保持同步：

// rtype must be kept in sync with ../runtime/type.go:/^type._type.

type rtype struct{

    size       uintptr

   ptrdata    uintptr

    hash       uint32

    tflag      tflag

    align      uint8

   fieldAlign  uint8

    kind       uint8

    alg        *typeAlg

    gcdata     *byte

    str        nameOff

    ptrToThis  typeOff

}
复制代码

全部的类型都会包含 rtype 这个字段，表示各类类型的公共信息；另外，不一样类型包含本身的一些独特的部分。

好比下面的 arrayType 和 chanType 都包含 rytpe，而前者还包含 slice，len 等和数组相关的信息；后者则包含 dir 表示通道方向的信息。

// arrayType represents a fixed array type.

type arrayType struct{

    rtype `reflect:"array"`

    elem *rtype // array element type

    slice *rtype // slice type 

    len   uintptr

}

// chanType represents a channel type.

type chanType struct{

    rtype `reflect:"chan"`

    elem *rtype // channel element type

    dir uintptr // channel direction (ChanDir)

}

复制代码

注意到， Type 接口实现了 String() 函数，知足 fmt.Stringer 接口，所以使用 fmt.Println 打印的时候，输出的是 String() 的结果。另外， fmt.Printf()函数，若是使用 %T 来做为格式参数，输出的是 reflect.TypeOf 的结果，也就是动态类型。

例如：

fmt.Printf("%T", 3) // int
复制代码

讲完了 TypeOf 函数，再来看一下 ValueOf 函数。返回值 reflect.Value 表示 interface{} 里存储的实际变量，它能提供实际变量的各类信息。相关的方法经常是须要结合类型信息和值信息。

例如，若是要提取一个结构体的字段信息，那就须要用到 _type (具体到这里是指 structType) 类型持有的关于结构体的字段信息、偏移信息，以及 *data 所指向的内容 —— 结构体的实际值。

源码以下：

func ValueOf(i interface{}) Value{

   ifi == nil{

     return Value{}

    }

   // ……

    return unpackEface(i)

}

// 分解 eface

func unpackEface(i interface{}) Value{

   e := (*emptyInterface)(unsafe.Pointer(&i))

   t := e.typ

   ift == nil{

      return Value{}

    }

    f := flag(t.Kind())

    if ifaceIndir(t) {

        f |= flagIndir

    }

    return Value{t, e.word, f}

}
复制代码

从源码看，比较简单：将先将 i 转换成 *emptyInterface 类型， 再将它的 typ 字段和 word 字段以及一个标志位字段组装成一个 Value 结构体，而这就是 ValueOf函数的返回值，它包含类型结构体指针、真实数据的地址、标志位。

Value 结构体定义了不少方法，经过这些方法能够直接操做 Value 字段 ptr 所指向的实际数据：

// 设置切片的 len 字段，若是类型不是切片，就会panic

func (v Value) SetLen(n int)

// 设置切片的 cap 字段

func (v Value) SetCap(n int)

// 设置字典的 kv

func (v Value) SetMapIndex(key, val Value)

// 返回切片、字符串、数组的索引 i 处的值

func (v Value) Index(i int) Value

// 根据名称获取结构体的内部字段值

func (v Value) FieldByName(name string) Value

// ……

复制代码

Value 字段还有不少其余的方法。

例如：

// 用来获取 int 类型的值

func (v Value) Int() int64

// 用来获取结构体字段（成员）数量

func (v Value) NumField() int

// 尝试向通道发送数据（不会阻塞）

func (v Value) TrySend(x reflect.Value) bool

// 经过参数列表 in 调用 v 值所表明的函数（或方法

func (v Value) Call(in[]Value) (r []Value) 

// 调用变参长度可变的函数

func (v Value) CallSlice(in[]Value) []Value

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不一一列举了，反正是很是多。能够去 src/reflect/value.go 去看看源码，搜索 func(vValue) 就能看到。

另外，经过 Type() 方法和 Interface() 方法能够打通 interface、 Type、 Value 三者。Type() 方法也能够返回变量的类型信息，与 reflect.TypeOf() 函数等价。Interface() 方法能够将 Value 还原成原来的 interface。

这里引用老钱《快学Go语言第十五课——反射》的一张图：

总结一下： TypeOf() 函数返回一个接口，这个接口定义了一系列方法，利用这些方法能够获取关于类型的全部信息； ValueOf() 函数返回一个结构体变量，包含类型信息以及实际值。

用一张图来串一下：

上图中， rtye 实现了 Type 接口，是全部类型的公共部分。emptyface 结构体和 eface 实际上是一个东西，而 rtype 其实和 _type 是一个东西，只是一些字段稍微有点差异，好比 emptyface 的 word 字段和 eface 的 data 字段名称不一样，可是数据型是同样的。

▍反射的三大定律

根据 Go 官方关于反射的博客，反射有三大定律：

1. Reflection goes from interface value to reflection object.

2. Reflection goes from reflection object to interface value.

3. To modify a reflection object, the value must be settable.
   

第一条是最基本的：反射是一种检测存储在 interface 中的类型和值机制。这能够经过 TypeOf 函数和 ValueOf 函数获得。

第二条实际上和第一条是相反的机制，它将 ValueOf 的返回值经过 Interface() 函数反向转变成 interface 变量。

前两条就是说 接口型变量 和 反射类型对象 能够相互转化，反射类型对象实际上就是指的前面说的 reflect.Type 和 reflect.Value。

第三条不太好懂：若是须要操做一个反射变量，那么它必须是可设置的。反射变量可设置的本质是它存储了原变量自己，这样对反射变量的操做，就会反映到原变量自己；反之，若是反射变量不能表明原变量，那么操做了反射变量，不会对原变量产生任何影响，这会给使用者带来疑惑。因此第二种状况在语言层面是不被容许的。

举一个经典例子：

varx float64 = 3.4

v := reflect.ValueOf(x)

v.SetFloat(7.1) // Error: will panic.
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执行上面的代码会产生 panic，缘由是反射变量 v 不能表明 x 自己，为何？由于调用 reflect.ValueOf(x) 这一行代码的时候，传入的参数在函数内部只是一个拷贝，是值传递，因此 v 表明的只是 x 的一个拷贝，所以对 v 进行操做是被禁止的。

可设置是反射变量 Value 的一个性质，但不是全部的 Value 都是可被设置的。

就像在通常的函数里那样，当咱们想改变传入的变量时，使用指针就能够解决了。

varx float64 = 3.4

p := reflect.ValueOf(&x)

fmt.Println("type of p:", p.Type())

fmt.Println("settability of p:", p.CanSet())

复制代码

输出是这样的：

type of p: *float64

settability of p: false
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p 还不是表明 x， p.Elem() 才真正表明 x，这样就能够真正操做 x 了：

v := p.Elem()

v.SetFloat(7.1)

fmt.Println(v.Interface()) // 7.1

fmt.Println(x) // 7.1
复制代码

关于第三条，记住一句话：若是想要操做原变量，反射变量 Value 必需要 hold 住原变量的地址才行。

▍反射相关函数的使用

▍代码样例

网络上各类博客文章里使用反射的样例代码很是多，读过这篇文章后，基本没有看不懂的，哈哈！不过，我这里仍是举一个例子，并讲解一番：

package main

import(

   "reflect"

   "fmt"

)

type Childstruct{

    Name string

    Grade int

    Handsome bool

}

type Adult struct{

     ID       string`qson:"Name"`

     Occupation string

     Handsome  bool

}

// 若是输入参数 i 是 Slice，元素是结构体，有一个字段名为 `Handsome`，

// 而且有一个字段的 tag 或者字段名是 `Name` ，

// 若是该 `Name` 字段的值是 `qcrao`，

// 就把结构体中名为 `Handsome` 的字段值设置为 true。

func handsome(i interface{}) {

    // 获取 i 的反射变量 Value

    v := reflect.ValueOf(i)

    // 肯定 v 是一个 Slice

    ifv.Kind() != reflect.Slice{

      return

    }

    // 肯定 v 是的元素为结构体

   if e := v.Type().Elem(); e.Kind() != reflect.Struct{

      return

    }

    // 肯定结构体的字段名含有 "ID" 或者 json tag 标签为 `name`

    // 肯定结构体的字段名 "Handsome"

    st := v.Type().Elem()

    // 寻找字段名为 Name 或者 tag 的值为 Name 的字段

    foundName := false

    fori := 0; i < st.NumField(); i++ {

       f := st.Field(i)

     tag := f.Tag.Get("qson")

     if(tag == "Name"|| f.Name== "Name") && f.Type.Kind() == reflect.String{

        foundName = true

        break

      }

    }

    if!foundName {

       return

    }


    if niceField, foundHandsome := st.FieldByName("Handsome"); foundHandsome == false|| niceField.Type.Kind() != reflect.Bool{

      return

    }

    // 设置名字为 "qcrao" 的对象的 "Handsome" 字段为 true

   fori := 0; i < v.Len(); i++ {

      e := v.Index(i)

      handsome := e.FieldByName("Handsome")

      // 寻找字段名为 Name 或者 tag 的值为 Name 的字段

      varname reflect.Value

      forj := 0; j < st.NumField(); j++ {

         f := st.Field(j)

       tag := f.Tag.Get("qson")

       if tag == "Name"|| f.Name== "Name"{

          name = v.Index(i).Field(j)

       } 

     }

     if name.String() == "qcrao"{

        handsome.SetBool(true)  

     }

   }

}

func main() {

     children := []Child{

         {Name: "Ava", Grade: 3, Handsome: true},

         {Name: "qcrao", Grade: 6, Handsome: false},

    }

    adults := []Adult{

        {ID: "Steve", Occupation: "Clerk", Handsome: true},

        {ID: "qcrao", Occupation: "Go Programmer", Handsome: false},

    }

    fmt.Printf("adults before handsome: %v\n", adults)

    handsome(adults)

    fmt.Printf("adults after handsome: %v\n", adults)

    fmt.Println("-------------")

    fmt.Printf("children before handsome: %v\n", children)

    handsome(children)

    fmt.Printf("children after handsome: %v\n", children)

}

复制代码

代码运行结果：

adults before handsome: [{SteveClerktrue} {qcrao GoProgrammerfalse}]

adults after handsome: [{SteveClerktrue} {qcrao GoProgrammertrue}]

-------------

children before handsome: [{Ava3true} {qcrao 6false}]

children after handsome: [{Ava3true} {qcrao 6true}]
复制代码

代码主要作的事情是：找出传入的参数为 Slice，而且 Slice 的元素为结构体，若是其中有一个字段名是 Name 或者是 标签名称为 Name，而且还有一个字段名是 Handsome的情形。若是找到，而且字段名称为 Name 的实际值是 qcrao 的话，就把另外一个字段 Handsome 的值置为 true。

程序并不关心传入的结构体究竟是什么，只要它的字段名包含 Name 和 Handsome，都是 handsome 函数要工做的对象。

注意一点， Adult 结构体的标签 qson:"Name"，中间是没有空格的，不然 Tag.Get("qson") 识别不出来。

▍未导出成员

利用反射机制，对于结构体中未导出成员，能够读取，但不能修改其值。

注意，正常状况下，代码是不能读取结构体未导出成员的，但经过反射能够越过这层限制。另外，经过反射，结构体中能够被修改的成员只有是导出成员，也就是字段名的首字母是大写的。

一个可取地址的 reflect.Value 变量会记录一个结构体成员是不是未导出成员，若是是的话则拒绝修改操做。 CanAddr 不能说明一个变量是否能够被修改。 CanSet 则能够检查对应的 reflect.Value 是否可取地址并可被修改。

package main

import(

    "reflect"

    "fmt"

)

type Child struct{

     Name string

     handsome bool

}

func main() {

    qcrao := Child{Name: "qcrao", handsome: true}

    v := reflect.ValueOf(&qcrao)

    f := v.Elem().FieldByName("Name")

    fmt.Println(f.String())

    f.SetString("stefno")

    fmt.Println(f.String())

    f = v.Elem().FieldByName("handsome")

    // 这一句会致使 panic，由于 handsome 字段未导出

    //f.SetBool(true)

    fmt.Println(f.Bool())

}
复制代码

执行结果：

qcrao

stefno

true
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上面的例子中，handsome 字段未导出，能够读取，但不能调用相关 set 方法，不然会 panic。反射用起来必定要当心，调用类型不匹配的方法，会致使各类 panic。

▍反射的实际应用

反射的实际应用很是广：IDE 中的代码自动补全功能、对象序列化（json 函数库）、fmt 相关函数的实现、ORM（全称是：Object Relational Mapping，对象关系映射）……

这里举 2 个例子：json 序列化和 DeepEqual 函数。

▍json 序列化

开发过 web 服务的同窗，必定用过 json 数据格式。 json 是一种独立于语言的数据格式。最先用于浏览器和服务器之间的实时无状态的数据交换，并由此发展起来。

Go 语言中，主要提供 2 个函数用于序列化和反序列化：

func Marshal(v interface{}) ([]byte, error)

func Unmarshal(data []byte, v interface{}) error

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两个函数的参数都包含 interface，具体实现的时候，都会用到反射相关的特性。

对于序列化和反序列化函数，均须要知道参数的全部字段，包括字段类型和值，再调用相关的 get 函数或者 set 函数进行实际的操做。

▍DeepEqual 的做用及原理

在测试函数中，常常会须要这样的函数：判断两个变量的实际内容彻底一致。

例如：如何判断两个 slice 全部的元素彻底相同；如何判断两个 map 的 key 和 value 彻底相同等等。

上述问题，能够经过 DeepEqual 函数实现。

func DeepEqual(x, y interface{}) bool

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DeepEqual 函数的参数是两个 interface，实际上也就是能够输入任意类型，输出 true 或者 flase 表示输入的两个变量是不是“深度”相等。

先明白一点，若是是不一样的类型，即便是底层类型相同，相应的值也相同，那么二者也不是“深度”相等。

type MyIntint

type YourIntint

func main() {

    m := MyInt(1)

    y := YourInt(1)

    fmt.Println(reflect.DeepEqual(m, y)) // false

}

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上面的代码中，m, y 底层都是 int，并且值都是 1，可是二者静态类型不一样，前者是 MyInt，后者是 YourInt，所以二者不是“深度”相等。

在源码里，有对 DeepEqual 函数的很是清楚地注释，列举了不一样类型，DeepEqual 的比较情形，这里作一个总结：

类型

深度相等情形

通常状况下，DeepEqual 的实现只须要递归地调用 == 就能够比较两个变量是不是真的“深度”相等。

可是，有一些异常状况：好比 func 类型是不可比较的类型，只有在两个 func 类型都是 nil 的状况下，才是“深度”相等；float 类型，因为精度的缘由，也是不能使用 == 比较的；包含 func 类型或者 float 类型的 struct， interface， array 等。

对于指针而言，当两个值相等的指针就是“深度”相等，由于二者指向的内容是相等的，即便二者指向的是 func 类型或者 float 类型，这种状况下不关心指针所指向的内容。

一样，对于指向相同 slice， map 的两个变量也是“深度”相等的，不关心 slice， map 具体的内容。

对于“有环”的类型，好比循环链表，比较二者是否“深度”相等的过程当中，须要对已比较的内容做一个标记，一旦发现两个指针以前比较过，当即中止比较，并断定两者是深度相等的。这样作的缘由是，及时中止比较，避免陷入无限循环。

来看源码：

func DeepEqual(x, y interface{}) bool{

    ifx == nil|| y == nil{

       returnx == y

   }

   v1 := ValueOf(x)

   v2 := ValueOf(y)

   if v1.Type() != v2.Type() {

       return false

   }

   return deepValueEqual(v1, v2, make(map[visit]bool), 0)

}
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首先查看二者是否有一个是 nil 的状况，这种状况下，只有二者都是 nil，函数才会返回 true。

接着，使用反射，获取x，y 的反射对象，而且当即比较二者的类型，根据前面的内容，这里其实是动态类型，若是类型不一样，直接返回 false。

最后，最核心的内容在子函数 deepValueEqual 中。

代码比较长，思路却比较简单清晰：核心是一个 switch 语句，识别输入参数的不一样类型，分别递归调用 deepValueEqual 函数，一直递归到最基本的数据类型，比较 int，string 等能够直接得出 true 或者 false，再一层层地返回，最终获得“深度”相等的比较结果。

实际上，各类类型的比较套路比较类似，这里就直接节选一个稍微复杂一点的 map 类型的比较：

// deepValueEqual 函数

// ……

case Map:
   if v1.IsNil() != v2.IsNil() {

       return false

  }

  if v1.Len() != v2.Len() {

     return false

   }

   if v1.Pointer() == v2.Pointer() {

      return true

    }

    for_, k := range v1.MapKeys() {

       val1 := v1.MapIndex(k)

       val2 := v2.MapIndex(k)

       if!val1.IsValid() || !val2.IsValid() || !deepValueEqual(v1.MapIndex(k), v2.MapIndex(k), visited, depth+1) {

       return false

      }

    }

    return true

// ……  
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和前文总结的表格里，比较 map 是否相等的思路比较一致，也不须要多说什么。说明一点， visited 是一个 map，记录递归过程当中，比较过的“对”：

type visit struct{

    a1 unsafe.Pointer

    a2 unsafe.Pointer

    typ Type

}

map[visit]bool
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比较过程当中，一旦发现比较的“对”，已经在 map 里出现过的话，直接断定“深度”比较结果的是 true。

▍总结

Go 做为一门静态语言，相比 Python 等动态语言，在编写过程当中灵活性会受到必定的限制。可是经过接口加反射实现了相似于动态语言的能力：能够在程序运行时动态地捕获甚至改变类型的信息和值。

Go 语言的反射实现的基础是类型，或者说是 interface，当咱们使用反射特性时，实际上用到的就是存储在 interface 变量中的和类型相关的信息，也就是常说的 <type,value> 对。

只有 interface 才有反射的说法。

反射在 reflect 包中实现，涉及到两个相关函数：

func TypeOf( i interface{} ) Type

func ValueOf( i interface{} ) Value
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Type 是一个接口，定义了不少相关方法，用于获取类型信息。Value 则持有类型的具体值。Type、Value、Interface 三者间经过函数 TypeOf，ValueOf，Interface 进行相互转换。

最后温习一下反射三大定律：

1. Reflection goes from interface value to reflection object.

2. Reflection goes from reflection object to interface value.

3. To modify a reflection object, the value must be settable.

翻译一下：

1. 反射将接口变量转换成反射对象 Type 和 Value；

2. 反射能够经过反射对象 Value 还原成原先的接口变量；

3. 反射能够用来修改一个变量的值，前提是这个值能够被修改。

▍参考资料

点击此处了解

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