编程语言中反射的概念

在计算机科学领域，反射是指一类应用，它们能够自描述和自控制。也就是说，这类应用通过采用某种机制来实现对自己行为的描述（self-representation）和监测（examination），并能根据自身行为的状态和结果，调整或修改应用所描述行为的状态和相关的语义。

每种语言的反射模型都不同，并且有些语言根本不支持反射。Golang语言实现了反射，反射机制就是在运行时动态的调用对象的方法和属性，官方自带的reflect包就是反射相关的，只要包含这个包就可以使用。

多插一句，Golang的gRPC也是通过反射实现的。

Golang的官方包 reflect 实现了运行时反射（run-time reflection）。运用得当，可谓威力无穷。今天，我们就来利用reflect进行方法的动态调用……

基本知识

首先，反射主要与 golang 的 interface 类型相关。一个 interface 类型的变量包含了两个指针：一个指向变量的类型，另一个指向变量的值。最常用的莫过于这两个函数：

func main(){
 s := "hello world"
 fmt.Println(reflect.ValueOf(s))  // hello world
 fmt.Println(reflect.TypeOf(s))  // string
}

其中,

• reflect.ValueOf() 返回值类型：reflect.Value
• reflect.TypeOf() 返回值类型：reflect.Type

创建变量

接下来，我们可以使用 reflect  来动态的创建变量：

func main(){
 var s string
 t := reflect.TypeOf(s)
 fmt.Println(t)         // string
 sptr := reflect.New(t)
 fmt.Printf("%s\n", sptr)    // %!s(*string=0xc00000e1e0)
}

需要留意， reflect.New() 返回的是一个 指针 ：

New returns a Value representing a pointer to a new zero value for the specified type. That is, the returned Value's Type is PtrTo(typ).

这时候，我们可以使用 reflect.Value.Elem() 来取得其实际的值：

sval := sptr.Elem()  // 返回值类型：reflect.Value

然后再将其转为 interface 并做 type-assertion ：

ss := sval.interface().(string)
fmt.Println(ss)    // 空字符串

动态调用

假设我们已经定义了以下的 struct 并实现了相关的方法：

type M struct{}
type In struct{}
type Out struct{}
 
func (m *M) Example(in In) Out {
 return Out{}
}

然后我们就可以通过下面这种方式来进行调用了：

func main() {
 v := reflect.ValueOf(&M{})
 m := v.MethodByName("Example")
 in := m.Type().In(0)
 out := m.Type().Out(0)
 fmt.Println(in, out)
    
 inVal := reflect.New(in).Elem()
    // 可以将 inVal 转为interface后进行赋值之类的操作……
 rtn := m.Call([]reflect.Value{inVal})
 fmt.Println(rtn[0])
}

注册方法

我们再定义一个保存 M 所有方法的 map struct ：

type Handler struct {
 Func  reflect.Value
 In   reflect.Type
 NumIn int
 Out  reflect.Type
 NumOut int
}

然后我们就可以来遍历结构体 M 的所有方法了：

func main() {
 handlers := make(map[string]*Handler)
 v := reflect.ValueOf(&M{})
 t := reflect.TypeOf(&M{})
 for i := 0; i < v.NumMethod(); i++ {
 name := t.Method(i).Name
 // 可以根据 i 来获取实例的方法，也可以用 v.MethodByName(name) 获取 
 m := v.Method(i)
 // 这个例子我们只获取第一个输入参数和第一个返回参数
 in := m.Type().In(0)
 out := m.Type().Out(0)
 handlers[name] = &Handler{
  Func:  m,
  In:   in,
  NumIn: m.Type().NumIn(),
  Out:  out,
  NumOut: m.Type().NumOut(),
 }
 }
}

Elem()

在学习 reflect 的过程中，我们发现 reflect.Value 和 reflect.Type 都提供了 Elem() 方法。

reflect.Value.Elem() 的作用已经在前面稍微提到了，主要就是返回一个 interface 或者 pointer 的值：

Elem returns the value that the interface v contains or that the pointer v points to. It panics if v's Kind is not Interface or Ptr. It returns the zero Value if v is nil.

reflect.Type.Elem() 的作用则是返回一个类型（如：Array，Map，Chan等）的元素的类型：

Elem returns a type's element type. It panics if the type's Kind is not Array, Chan, Map, Ptr, or Slice.