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golang反射实现原理

Golang

 
1. 引言反射是现代编程语言中非常重要的一个特性，尤其是在面向对象编程语言中
此前的文章中，我们看到 golang 如何实现面向对象的封装： 通过 GoLang 实现面向对象思想
如果能够熟练运用反射特性，可以在很多情况下写出通用性极强的代码，达到事半功倍的效果，那么，究竟什么是反射，在 golang 中反射又是如何实现的，本文我们就来详细解读 。
2. 反射什么是反射？为什么要使用反射？这是本文开始前必须要解决的两个问题 。
2.1. 什么是反射反射机制是现代编程语言中一个比较高级的特性 。在编译时不知道类型的情况下，通过反射机制可以获取对象的类型、值、方法甚至动态改变对象的成员，这就是反射机制 。
2.2. 为什么使用反射在很多时候，我们都希望代码具备良好的通用性 。最基本的，对于 fmt.Print 函数，他可以接受任意类型的对象作为参数，我们无法罗列出究竟有多少种入参的可能，此时，主动获取入参的类型就可以大大简化代码的编写 。更进一步，对于依赖注入与面向切面等设计模式来说，我们需要为被注入对象动态添加成员，动态调用对象的不同成员 。显然，反射的存在极大地增加了代码的灵活度与通用性 。
3. golang 与反射之前的文章中，我们讲了 golang 的接口： golang 中的接口
golang 的接口作为 golang 语言中运行时类型抽象的主要工具，它的实现与反射机制的实现有着非常密切的关联，他们都涉及 golang 中是如何管理类型的 。golang 中有两种类型：

  1. static type — 静态类型，创建变量时指定的类型，如 var str string，str 的类型 string 就是他的静态类型
  2. concrete type — 运行时类型，如一个变量实现了接口中全部方法，那么这个变量的 concrete type 就是该接口类型
所以，golang 中，反射是必须与接口类型结合使用的 。
4. golang 中的接口golang 中的接口使用下面的几个结构实现的：
type emptyInterface struct {typ*rtypeword unsafe.Pointer}// nonEmptyInterface is the header for an interface value with methods.type nonEmptyInterface struct {// see ../runtime/iface.go:/Itabitab *struct {ityp *rtype // static interface typetyp*rtype // dynamic concrete typehash uint32 // copy of typ.hash_[4]bytefun[100000]unsafe.Pointer // method table}word unsafe.Pointer}type rtype struct {sizeuintptrptrdatauintptr// number of bytes in the type that can contain pointershashuint32// hash of type; avoids computation in hash tablestflagtflag// extra type information flagsalignuint8// alignment of variable with this typefieldAlign uint8// alignment of struct field with this typekinduint8// enumeration for Calg*typeAlg // algorithm tablegcdata*byte// garbage collection datastrnameOff// string formptrToThistypeOff// type for pointer to this type, may be zero}// An InterfaceType node represents an interface type.InterfaceType struct {Interfacetoken.Pos// position of "interface" keywordMethods*FieldList // list of methodsIncomplete bool// true if (source) methods are missing in the Methods list}复制
因为 golang 中指针类型与指向区域的数据类型必须一致且不能变更，这为抽象功能的实现带来了太大的局限，于是 golang 中提供了 unsafe 包，提供了对指针的增强功能，unsafe.Pointer类似于C中的void*，任何类型的指针都可以转换为unsafe.Pointer 类型，unsafe.Pointer 类型也可以转换为任何指针类型 。从上面的代码中，我们看到，在 golang 中，不具有方法的接口类型与具有方法的接口类型是分别通过 eface 与 iface 两种类型实现的 。
golang反射实现原理

文章插图
 
eface 与 iface 两者都同样是由两个指针来实现的，分别指向接口本身的类型描述结构与接口实现的内存空间 。
4.1. 接口类型断言的实现此前介绍接口的文章中，我们有介绍到接口的类型断言，其实现原理就是通过将断言类型的 _type 与 data 指针指向的数据空间中的 type 进行比较实现的 。因此，即使断言类型与数据类型在内存中是一模一样的，也无法通过断言实现其类型的转换：
package mainimport "fmt"type temprature intfunc main() {var temprature interface{} = temprature(5)fmt.Printf("temprature is %d", temprature.(int))}复制
虽然在内存中，我们定义的 temprature 与 int 是相同的，但其 _type 值是不同的，因此上述代码抛出了 panic：
panic: interface conversion: interface {} is main.temprature, not int
5. 反射的实现 — reflect 包在 golang 中，reflect 包实现了反射机制，它定义了两个重要的类型：Type 和 Value，分别用来获取接口类型变量的实际类型与值 。获取他们的方法就是 TypeOf 和 ValueOf 方法 。我们修改一下上面的示例代码：


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