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今天來聊一個平時用的不多，但是很多框架或者基礎(chǔ)庫會用到的語言特性--反射，反射并不是Go語言獨(dú)有的能力，其他編程語言都有。這篇文章的目標(biāo)是簡單地給大家梳理一下反射的應(yīng)用場景和使用方法。

我們平時寫代碼能接觸到與反射聯(lián)系比較緊密的一個東西是結(jié)構(gòu)體字段的標(biāo)簽，這個我準(zhǔn)備放在后面的文章再梳理。

我準(zhǔn)備通過用反射搞一個通用的SQL構(gòu)造器的例子，帶大家掌握反射這個知識點(diǎn)。這個是看了國外一個博主寫的例子，覺得思路很好，我又對其進(jìn)行了改進(jìn)，讓構(gòu)造器的實(shí)現(xiàn)更豐富了些。

本文的思路參考自：https://golangbot.com/reflection/ ，本文內(nèi)容并非只是對原文的簡單翻譯，具體看下面的內(nèi)容吧~！

什么是反射

反射是程序在運(yùn)行時檢查其變量和值并找到它們類型的能力。聽起來比較籠統(tǒng)，接下來我通過文章的例子一步步帶你認(rèn)識反射。

為什么需要反射

當(dāng)學(xué)習(xí)反射的時候，每個人首先會想到的問題都是 “為什么我們要在運(yùn)行時檢查變量的類型呢，程序里的變量在定義的時候我們不都已經(jīng)給他們指定好類型了嗎？” 確實(shí)是這樣的，但也并非總是如此，看到這你可能心里會想，大哥，你在說什么呢，em... 還是先寫一個簡單的程序，解釋一下。

package?main

import?(??
????"fmt"
)

func?main()?{??
????i?:=?10
????fmt.Printf("%d?%T",?i,?i)
}

在上面的程序里，變量i的類型在編譯時是已知的，我們在下一行打印了它的值和類型。

現(xiàn)在讓我們理解一下 ”在運(yùn)行時知道變量的類型的必要“。假設(shè)我們要編寫一個簡單的函數(shù)，它將一個結(jié)構(gòu)體作為參數(shù)，并使用這個參數(shù)創(chuàng)建一個SQL插入語句。

考慮一下下面這個程序

package?main

import?(??
????"fmt"
)

type?order?struct?{??
????ordId??????int
????customerId?int
}

func?main()?{??
????o?:=?order{
????????ordId:??????1234,
????????customerId:?567,
????}
????fmt.Println(o)
}

我們需要寫一個接收上面定義的結(jié)構(gòu)體o作為參數(shù)，返回類似INSERT INTO order VALUES(1234, 567)這樣的SQL語句。這個函數(shù)定義寫來很容易，比如像下面這樣。

package?main

import?(??
????"fmt"
)

type?order?struct?{??
????ordId??????int
????customerId?int
}

func?createQuery(o?order)?string?{??
????i?:=?fmt.Sprintf("INSERT?INTO?order?VALUES(%d,?%d)",?o.ordId,?o.customerId)
????return?i
}

func?main()?{??
????o?:=?order{
????????ordId:??????1234,
????????customerId:?567,
????}
????fmt.Println(createQuery(o))
}

上面例子的createQuery使用參數(shù)o 的ordId和customerId字段創(chuàng)建SQL。

現(xiàn)在讓我們將我們的SQL創(chuàng)建函數(shù)定義地更抽象些，下面還是用程序附帶說明舉一個案例，比如我們想泛化我們的SQL創(chuàng)建函數(shù)使其適用于任何結(jié)構(gòu)體。

package?main

type?order?struct?{??
????ordId??????int
????customerId?int
}

type?employee?struct?{??
????name?string
????id?int
????address?string
????salary?int
????country?string
}

func?createQuery(q?interface{})?string?{??
}

現(xiàn)在我們的目標(biāo)是，改造createQuery函數(shù)，讓它能接受任何結(jié)構(gòu)作為參數(shù)并基于結(jié)構(gòu)字段創(chuàng)建INSERT 語句。比如如果傳給createQuery的參數(shù)不再是order類型的結(jié)構(gòu)體，而是employee類型的結(jié)構(gòu)體時

?e?:=?employee?{
????????name:?"Naveen",
????????id:?565,
????????address:?"Science?Park?Road,?Singapore",
????????salary:?90000,
????????country:?"Singapore",
????}

那它應(yīng)該返回的INSERT語句應(yīng)該是

INSERT?INTO?employee?(name,?id,?address,?salary,?country)?
VALUES("Naveen",?565,?"Science?Park?Road,?Singapore",?90000,?"Singapore")??

由于createQuery 函數(shù)要適用于任何結(jié)構(gòu)體，因此它需要一個 interface{}類型的參數(shù)。為了說明問題，簡單起見，我們假定createQuery函數(shù)只處理包含string 和 int 類型字段的結(jié)構(gòu)體。

編寫這個createQuery函數(shù)的唯一方法是檢查在運(yùn)行時傳遞給它的參數(shù)的類型，找到它的字段，然后創(chuàng)建SQL。這里就是需要反射發(fā)揮用的地方啦。在后續(xù)步驟中，我們將學(xué)習(xí)如何使用Go語言的反射包來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

Go語言的反射包

Go語言自帶的reflect包實(shí)現(xiàn)了在運(yùn)行時進(jìn)行反射的功能，這個包可以幫助識別一個interface{}類型變量其底層的具體類型和值。我們的createQuery函數(shù)接收到一個interface{}類型的實(shí)參后，需要根據(jù)這個實(shí)參的底層類型和值去創(chuàng)建并返回INSERT語句，這正是反射包的作用所在。

在開始編寫我們的通用SQL生成器函數(shù)之前，我們需要先了解一下reflect包中我們會用到的幾個類型和方法，接下來我們先逐個學(xué)習(xí)一下。

reflect.Type 和 reflect.Value

經(jīng)過反射后interface{}類型的變量的底層具體類型由reflect.Type表示，底層值由reflect.Value表示。reflect包里有兩個函數(shù)reflect.TypeOf() 和reflect.ValueOf() 分別能將interface{}類型的變量轉(zhuǎn)換為reflect.Type和reflect.Value。這兩種類型是創(chuàng)建我們的SQL生成器函數(shù)的基礎(chǔ)。

讓我們寫一個簡單的例子來理解這兩種類型。

package?main

import?(??
????"fmt"
????"reflect"
)

type?order?struct?{??
????ordId??????int
????customerId?int
}

func?createQuery(q?interface{})?{??
????t?:=?reflect.TypeOf(q)
????v?:=?reflect.ValueOf(q)
????fmt.Println("Type?",?t)
????fmt.Println("Value?",?v)


}
func?main()?{??
????o?:=?order{
????????ordId:??????456,
????????customerId:?56,
????}
????createQuery(o)

}

上面的程序會輸出：

Type??main.order??
Value??{456?56}?

上面的程序里createQuery函數(shù)接收一個interface{}類型的實(shí)參，然后把實(shí)參傳給了reflect.Typeof和reflect.Valueof 函數(shù)的調(diào)用。從輸出，我們可以看到程序輸出了interface{}類型實(shí)參對應(yīng)的底層具體類型和值。

Go語言反射的三法則

這里插播一下反射的三法則，他們是：

從接口值可以反射出反射對象。
從反射對象可反射出接口值。
要修改反射對象，其值必須可設(shè)置。

反射的第一條法則是，我們能夠吧Go中的接口類型變量轉(zhuǎn)換成反射對象，上面提到的reflect.TypeOf和 reflect.ValueOf 就是完成的這種轉(zhuǎn)換。第二條指的是我們能把反射類型的變量再轉(zhuǎn)換回到接口類型，最后一條則是與反射值是否可以被更改有關(guān)。三法則詳細(xì)的說明可以去看看德萊文大神寫的文章 Go反射的實(shí)現(xiàn)原理，文章開頭就有對三法則說明的圖解，再次膜拜。

下面我們接著繼續(xù)了解完成我們的SQL生成器需要的反射知識。

reflect.Kind

reflect包中還有一個非常重要的類型，reflect.Kind。

reflect.Kind和reflect.Type類型可能看起來很相似，從命名上也是，Kind和Type在英文的一些Phrase是可以互轉(zhuǎn)使用的，不過在反射這塊它們有挺大區(qū)別，從下面的程序中可以清楚地看到。

package?main
import?(??
????"fmt"
????"reflect"
)

type?order?struct?{??
????ordId??????int
????customerId?int
}

func?createQuery(q?interface{})?{??
????t?:=?reflect.TypeOf(q)
????k?:=?t.Kind()
????fmt.Println("Type?",?t)
????fmt.Println("Kind?",?k)


}
func?main()?{??
????o?:=?order{
????????ordId:??????456,
????????customerId:?56,
????}
????createQuery(o)

}

上面的程序會輸出

Type??main.order??
Kind??struct??

通過輸出讓我們清楚了兩者之間的區(qū)別。reflect.Type 表示接口的實(shí)際類型，即本例中main.order 而Kind表示類型的所屬的種類，即main.order是一個「struct」類型，類似的類型map[string]string的Kind就該是「map」。

反射獲取結(jié)構(gòu)體字段的方法

我們可以通過reflect.StructField類型的方法來獲取結(jié)構(gòu)體下字段的類型屬性。reflect.StructField可以通過reflect.Type提供的下面兩種方式拿到。

//?獲取一個結(jié)構(gòu)體內(nèi)的字段數(shù)量
NumField()?int
//?根據(jù)?index?獲取結(jié)構(gòu)體內(nèi)字段的類型對象
Field(i?int)?StructField
//?根據(jù)字段名獲取結(jié)構(gòu)體內(nèi)字段的類型對象
FieldByName(name?string)?(StructField,?bool)

reflect.structField是一個struct類型，通過它我們又能在反射里知道字段的基本類型、Tag、是否已導(dǎo)出等屬性。

type?StructField?struct?{
?Name?string
?Type??????Type??????//?field?type
?Tag???????StructTag?//?field?tag?string
??......
}

與reflect.Type提供的獲取Field信息的方法相對應(yīng)，reflect.Value也提供了獲取Field值的方法。

func?(v?Value)?Field(i?int)?Value?{
...
}

func?(v?Value)?FieldByName(name?string)?Value?{
...
}

這塊需要注意，不然容易迷惑。下面我們嘗試一下通過反射拿到order結(jié)構(gòu)體類型的字段名和值

package?main

import?(
?"fmt"
?"reflect"
)

type?order?struct?{
?ordId??????int
?customerId?int
}

func?createQuery(q?interface{})?{
?t?:=?reflect.TypeOf(q)
?if?t.Kind()?!=?reflect.Struct?{
??panic("unsupported?argument?type!")
?}
?v?:=?reflect.ValueOf(q)
?for?i:=0;?i???fmt.Println("FieldName:",?t.Field(i).Name,?"FiledType:",?t.Field(i).Type,
???"FiledValue:",?v.Field(i))
?}

}
func?main()?{
?o?:=?order{
??ordId:??????456,
??customerId:?56,
?}
?createQuery(o)

}

上面的程序會輸出：

FieldName:?ordId?FiledType:?int?FiledValue:?456
FieldName:?customerId?FiledType:?int?FiledValue:?56

除了獲取結(jié)構(gòu)體字段名稱和值之外，還能獲取結(jié)構(gòu)體字段的Tag，這個放在后面的文章我再總結(jié)吧，不然篇幅就太長了。

reflect.Value轉(zhuǎn)換成實(shí)際值

現(xiàn)在離完成我們的SQL生成器還差最后一步，即還需要把reflect.Value轉(zhuǎn)換成實(shí)際類型的值，reflect.Value實(shí)現(xiàn)了一系列Int(), String()，Float()這樣的方法來完成其到實(shí)際類型值的轉(zhuǎn)換。

用反射搞一個SQL生成器

上面我們已經(jīng)了解完寫這個SQL生成器函數(shù)前所有的必備知識點(diǎn)啦，接下來就把他們串起來，加工完成createQuery函數(shù)。

這個SQL生成器完整的實(shí)現(xiàn)和測試代碼如下：

package?main

import?(
?"fmt"
?"reflect"
)

type?order?struct?{
?ordId??????int
?customerId?int
}

type?employee?struct?{
?name????string
?id??????int
?address?string
?salary??int
?country?string
}

func?createQuery(q?interface{})?string?{
?t?:=?reflect.TypeOf(q)
?v?:=?reflect.ValueOf(q)
?if?v.Kind()?!=?reflect.Struct?{
??panic("unsupported?argument?type!")
?}
?tableName?:=?t.Name()?//?通過結(jié)構(gòu)體類型提取出SQL的表名
?sql?:=?fmt.Sprintf("INSERT?INTO?%s?",?tableName)
?columns?:=?"("
?values?:=?"VALUES?("
?for?i?:=?0;?i???//?注意reflect.Value?也實(shí)現(xiàn)了NumField,Kind這些方法
??//?這里的v.Field(i).Kind()等價于t.Field(i).Type.Kind()
??switch?v.Field(i).Kind()?{
??case?reflect.Int:
???if?i?==?0?{
????columns?+=?fmt.Sprintf("%s",?t.Field(i).Name)
????values?+=?fmt.Sprintf("%d",?v.Field(i).Int())
???}?else?{
????columns?+=?fmt.Sprintf(",?%s",?t.Field(i).Name)
????values?+=?fmt.Sprintf(",?%d",?v.Field(i).Int())
???}
??case?reflect.String:
???if?i?==?0?{
????columns?+=?fmt.Sprintf("%s",?t.Field(i).Name)
????values?+=?fmt.Sprintf("'%s'",?v.Field(i).String())
???}?else?{
????columns?+=?fmt.Sprintf(",?%s",?t.Field(i).Name)
????values?+=?fmt.Sprintf(",?'%s'",?v.Field(i).String())
???}
??}
?}
?columns?+=?");?"
?values?+=?");?"
?sql?+=?columns?+?values
?fmt.Println(sql)
?return?sql
}

func?main()?{
?o?:=?order{
??ordId:??????456,
??customerId:?56,
?}
?createQuery(o)

?e?:=?employee{
??name:????"Naveen",
??id:??????565,
??address:?"Coimbatore",
??salary:??90000,
??country:?"India",
?}
?createQuery(e)
}

同學(xué)們可以把代碼拿到本地運(yùn)行一下，上面的例子會根據(jù)傳遞給函數(shù)不同的結(jié)構(gòu)體實(shí)參，輸出對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)SQL插入語句

INSERT?INTO?order?(ordId,?customerId);?VALUES?(456,?56);?
INSERT?INTO?employee?(name,?id,?address,?salary,?country);?VALUES?('Naveen',?565,?'Coimbatore',?90000,?'India');?

總結(jié)

這篇文章通過利用反射完成一個實(shí)際應(yīng)用來教會大家Go語言反射的基本使用方法，雖然反射看起來挺強(qiáng)大，但使用反射編寫清晰且可維護(hù)的代碼非常困難，應(yīng)盡可能避免，僅在絕對必要時才使用。

我的看法是如果是要寫業(yè)務(wù)代碼，根本不需要使用反射，如果要寫類似encoding/json，gorm這些樣的庫倒是可以利用反射的強(qiáng)大功能簡化庫使用者的編碼難度。

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