go语言之行--接口(interface)、反射(reflect)详解

一、interface简介

interface(接口)是golang最重要的特性之一，Interface类型可以定义一组方法，但是这些不需要实现。并且interface不能包含任何变量。

简单的说：

• interface是方法的集合
• interface是一种类型，并且是指针类型
• interface的更重要的作用在于多态实现

interface定义

type  接口名称 interface {
method1 (参数列表) 返回值列表
method2 (参数列表) 返回值列表
...
}

interface使用

• 接口的使用不仅仅针对结构体，自定义类型、变量等等都可以实现接口。
• 如果一个接口没有任何方法，我们称为空接口，由于空接口没有方法，所以任何类型都实现了空接口。
• 要实现一个接口，必须实现该接口里面的所有方法。

package main

import "fmt"


//定义接口
type Skills interface {
    Running()
    Getname() string

}

type Student struct {
    Name string
    Age int
}


// 实现接口
func (p Student) Getname() string{   //实现Getname方法
    fmt.Println(p.Name )
    return p.Name
}

func (p Student) Running()  {   // 实现 Running方法
    fmt.Printf("%s running",p.Name)
}
func main()  {
    var skill Skills
    var stu1 Student
    stu1.Name = "wd"
    stu1.Age = 22
    skill = stu1
    skill.Running()  //调用接口
}

//wd running

多态

上面提到了，go语言中interface是实现多态的一种形式，所谓多态，就是一种事物的多种形态，与python中类的多态是一致的。

同一个interface，不同的类型实现，都可以进行调用，它们都按照统一接口进行操作。

在上面的示例中，我们增加一个Teacher结构体，同样实现接口进行说明：

package main

import "fmt"

type Skills interface {
    Running()
    Getname() string

}

type Student struct {
    Name string
    Age int
}


type Teacher struct {
    Name string
    Salary int
}

func (p Student) Getname() string{   //实现Getname方法
    fmt.Println(p.Name )
    return p.Name
}

func (p Student) Running()  {   // 实现 Running方法
    fmt.Printf("%s running",p.Name)
}


func (p Teacher) Getname() string{   //实现Getname方法
    fmt.Println(p.Name )
    return p.Name
}

func (p Teacher) Running()  {   // 实现 Running方法
    fmt.Printf("\n%s running",p.Name)
}
func main()  {
    var skill Skills
    var stu1 Student
    var t1 Teacher
    t1.Name = "wang"
    stu1.Name = "wd"
    stu1.Age = 22
    skill = stu1
    skill.Running()
    skill = t1
    t1.Running()
}
//wd running
//wang running

接口嵌套

go语言中的接口可以嵌套，可以理解我继承，子接口拥有父接口的所有方法，并且想要使用该子接口的话，必须将父接口和子接口的所有方法都实现。

type Skills interface {
    Running()
    Getname() string

}

type Test interface {
    sleeping()
    Skills   //继承Skills
}

类型转换

由于接口是一般类型，当我们使用接口时候可能不知道它是那个类型实现的，基本数据类型我们有对应的方法进行类型转换，当然接口类型也有类型转换。

当然我们也可以用这个方式来进行类型的判断。

转换方式：

var s int
var x interface

x = s
y , ok := x.(int)  //将interface 转为int,ok可省略 但是省略以后转换失败会报错，true转换成功，false转换失败, 并采用默认值

示例：

package main

import "fmt"

func main()  {
    var x interface{}

    s := "WD"
    x = s
    y,ok := x.(int)
    z,ok1 := x.(string)
    fmt.Println(y,ok)
    fmt.Println(z,ok1)
}
//0 false
//WD true

判断类型示例：

package main

import "fmt"

type Student struct {
    Name string
}

func TestType(items ...interface{}) {
    for k, v := range items {
        switch v.(type) {
        case string:
        fmt.Printf("type is string, %d[%v]\n", k, v)
        case bool:
        fmt.Printf("type is bool, %d[%v]\n", k, v)
        case int:
        fmt.Printf("type is int, %d[%v]\n", k, v)
        case float32, float64:
        fmt.Printf("type is float, %d[%v]\n", k, v)
        case Student:
        fmt.Printf("type is Student, %d[%v]\n", k, v)
        case *Student:
        fmt.Printf("type is Student, %d[%p]\n", k, v)
        }
}
}

func main() {
 var stu Student
TestType("WD", 100, stu,3.3)
}
//type is string, 0[WD]
//type is int, 1[100]
//type is Student, 2[{}]
//type is float, 3[3.3]

二、反射reflect

反射是程序执行时检查其所拥有的结构。尤其是类型的一种能力。这是元编程的一种形式。它同一时候也是造成混淆的重要来源。

每一个语言的反射模型都不同（同一时候很多语言根本不支持反射，python通过hasattr方法实现）

go语言中的反射通过refect包实现，reflect包实现了运行时反射，允许程序操作任意类型的对象。

在介绍反射之前先说明下reflect包中的两个数据类Type和Value。

Type

Type：Type类型用来表示一个go类型。

不是所有go类型的Type值都能使用所有方法。请参见每个方法的文档获取使用限制。在调用有分类限定的方法时，应先使用Kind方法获知类型的分类。调用该分类不支持的方法会导致运行时的panic。

获取Type对象的方法：

func TypeOf(i interface{}) Type

示例：

package main

import (
    "reflect"
    "fmt"
)

func main() {
    str := "wd"
    res_type := reflect.TypeOf(str)
    fmt.Println(res_type) //string
}

reflect.Type中方法

通用方法：

// 通用方法

func (t *rtype) String() string // 获取 t 类型的字符串描述，不要通过 String 来判断两种类型是否一致。

func (t *rtype) Name() string // 获取 t 类型在其包中定义的名称，未命名类型则返回空字符串。

func (t *rtype) PkgPath() string // 获取 t 类型所在包的名称，未命名类型则返回空字符串。

func (t *rtype) Kind() reflect.Kind // 获取 t 类型的类别。

func (t *rtype) Size() uintptr // 获取 t 类型的值在分配内存时的大小，功能和 unsafe.SizeOf 一样。

func (t *rtype) Align() int  // 获取 t 类型的值在分配内存时的字节对齐值。

func (t *rtype) FieldAlign() int  // 获取 t 类型的值作为结构体字段时的字节对齐值。

func (t *rtype) NumMethod() int  // 获取 t 类型的方法数量。

func (t *rtype) Method() reflect.Method  // 根据索引获取 t 类型的方法，如果方法不存在，则 panic。
// 如果 t 是一个实际的类型，则返回值的 Type 和 Func 字段会列出接收者。
// 如果 t 只是一个接口，则返回值的 Type 不列出接收者，Func 为空值。

func (t *rtype) MethodByName(string) (reflect.Method, bool) // 根据名称获取 t 类型的方法。

func (t *rtype) Implements(u reflect.Type) bool // 判断 t 类型是否实现了 u 接口。

func (t *rtype) ConvertibleTo(u reflect.Type) bool // 判断 t 类型的值可否转换为 u 类型。

func (t *rtype) AssignableTo(u reflect.Type) bool // 判断 t 类型的值可否赋值给 u 类型。

func (t *rtype) Comparable() bool // 判断 t 类型的值可否进行比较操作

####注意对于：数组、切片、映射、通道、指针、接口 
func (t *rtype) Elem() reflect.Type // 获取元素类型、获取指针所指对象类型，获取接口的动态类型

示例：

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Skills interface {
    reading()
    running()
}

type Student struct {
    Name string
    Age   int

}

func (self Student) runing(){
    fmt.Printf("%s is running\n",self.Name)
}
func (self Student) reading(){
    fmt.Printf("%s is reading\n" ,self.Name)
}
func main() {
    stu1 := Student{Name:"wd",Age:22}
    inf := new(Skills)
    stu_type := reflect.TypeOf(stu1)
    inf_type := reflect.TypeOf(inf).Elem()   // 特别说明，引用类型需要用Elem()获取指针所指的对象类型
    fmt.Println(stu_type.String())  //main.Student
    fmt.Println(stu_type.Name()) //Student
    fmt.Println(stu_type.PkgPath()) //main
    fmt.Println(stu_type.Kind()) //struct
    fmt.Println(stu_type.Size())  //24
    fmt.Println(inf_type.NumMethod())  //2
    fmt.Println(inf_type.Method(0),inf_type.Method(0).Name)  // {reading main func() <invalid Value> 0} reading
    fmt.Println(inf_type.MethodByName("reading")) //{reading main func() <invalid Value> 0} true

}

其他方法：

// 数值

func (t *rtype) Bits() int  // 获取数值类型的位宽，t 必须是整型、浮点型、复数型

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

// 数组

func (t *rtype) Len() int  // 获取数组的元素个数

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

// 映射

func (t *rtype) Key() reflect.Type // 获取映射的键类型

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

// 通道


func (t *rtype) ChanDir() reflect.ChanDir // 获取通道的方向

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

// 结构体


func (t *rtype) NumField() int  // 获取字段数量

func (t *rtype) Field(int) reflect.StructField  // 根据索引获取字段

func (t *rtype) FieldByName(string) (reflect.StructField, bool)  // 根据名称获取字段

func (t *rtype) FieldByNameFunc(match func(string) bool) (reflect.StructField, bool)  // 根据指定的匹配函数 math 获取字段

func (t *rtype) FieldByIndex(index []int) reflect.StructField  // 根据索引链获取嵌套字段

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

// 函数


func (t *rtype) NumIn() int // 获取函数的参数数量

func (t *rtype) In(int) reflect.Type // 根据索引获取函数的参数信息

func (t *rtype) NumOut() int // 获取函数的返回值数量

func (t *rtype) Out(int) reflect.Type // 根据索引获取函数的返回值信息

func (t *rtype) IsVariadic() bool  // 判断函数是否具有可变参数。
// 如果有可变参数，则 t.In(t.NumIn()-1) 将返回一个切片。

示例：

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Skills interface {
    reading()
    running()
}

type Student struct {
    Name string
    Age   int

}

func (self Student) runing(){
    fmt.Printf("%s is running\n",self.Name)
}
func (self Student) reading(){
    fmt.Printf("%s is reading\n" ,self.Name)
}
func main() {
    stu1 := Student{Name:"wd",Age:22}
    stu_type := reflect.TypeOf(stu1)
    fmt.Println(stu_type.NumField())  //2
    fmt.Println(stu_type.Field(0))  //{Name  string  0 [0] false}
    fmt.Println(stu_type.FieldByName("Age"))  //{{Age  int  16 [1] false} true
}

Value

不是所有go类型值的Value表示都能使用所有方法。请参见每个方法的文档获取使用限制。在调用有分类限定的方法时，应先使用Kind方法获知该值的分类。调用该分类不支持的方法会导致运行时的panic。

Value为go值提供了反射接口，获取Value对象方法：

 func ValueOf(i interface{}) Value

示例：

str := "wd"
val := reflect.ValueOf(str)
//wd

 

reflect.Value方法

注意：以下所有方法中的v是reflect.Value返回的值。

reflect.Value.Kind()：获取变量类别，返回常量

const (
        Invalid Kind = iota
        Bool
        Int
        Int8
        Int16
        Int32
        Int64
        Uint
        Uint8
        Uint16
        Uint32
        Uint64
        Uintptr
        Float32
        Float64
        Complex64
        Complex128
        Array
        Chan
        Func
        Interface
        Map
        Ptr
        Slice
        String
        Struct
        UnsafePointer
)

package main

import (
"reflect"
    "fmt"
)

func main() {
    str := "wd"
    val := reflect.ValueOf(str).Kind()
    fmt.Println(val)//string
}

用于获取值方法：

func (v Value) Int() int64 // 获取int类型值，如果 v 值不是有符号整型，则 panic。

func (v Value) Uint() uint64 // 获取unit类型的值，如果 v 值不是无符号整型（包括 uintptr），则 panic。

func (v Value) Float() float64 // 获取float类型的值，如果 v 值不是浮点型，则 panic。

func (v Value) Complex() complex128 // 获取复数类型的值，如果 v 值不是复数型，则 panic。

func (v Value) Bool() bool // 获取布尔类型的值，如果 v 值不是布尔型，则 panic。

func (v Value) Len() int // 获取 v 值的长度，v 值必须是字符串、数组、切片、映射、通道。

func (v Value) Cap() int  // 获取 v 值的容量，v 值必须是数值、切片、通道。

func (v Value) Index(i int) reflect.Value // 获取 v 值的第 i 个元素，v 值必须是字符串、数组、切片，i 不能超出范围。

func (v Value) Bytes() []byte // 获取字节类型的值，如果 v 值不是字节切片，则 panic。

func (v Value) Slice(i, j int) reflect.Value // 获取 v 值的切片，切片长度 = j - i，切片容量 = v.Cap() - i。
// v 必须是字符串、数值、切片，如果是数组则必须可寻址。i 不能超出范围。

func (v Value) Slice3(i, j, k int) reflect.Value  // 获取 v 值的切片，切片长度 = j - i，切片容量 = k - i。
// i、j、k 不能超出 v 的容量。i <= j <= k。
// v 必须是字符串、数值、切片，如果是数组则必须可寻址。i 不能超出范围。

func (v Value) MapIndex(key Value) reflect.Value // 根据 key 键获取 v 值的内容，v 值必须是映射。
// 如果指定的元素不存在，或 v 值是未初始化的映射，则返回零值（reflect.ValueOf(nil)）

func (v Value) MapKeys() []reflect.Value // 获取 v 值的所有键的无序列表，v 值必须是映射。
// 如果 v 值是未初始化的映射，则返回空列表。

func (v Value) OverflowInt(x int64) bool // 判断 x 是否超出 v 值的取值范围，v 值必须是有符号整型。

func (v Value) OverflowUint(x uint64) bool  // 判断 x 是否超出 v 值的取值范围，v 值必须是无符号整型。

func (v Value) OverflowFloat(x float64) bool  // 判断 x 是否超出 v 值的取值范围，v 值必须是浮点型。

func (v Value) OverflowComplex(x complex128) bool // 判断 x 是否超出 v 值的取值范围，v 值必须是复数型。

设置值方法：

func (v Value) SetInt(x int64)  //设置int类型的值

func (v Value) SetUint(x uint64)  // 设置无符号整型的值

func (v Value) SetFloat(x float64) // 设置浮点类型的值

func (v Value) SetComplex(x complex128) //设置复数类型的值

func (v Value) SetBool(x bool) //设置布尔类型的值

func (v Value) SetString(x string) //设置字符串类型的值

func (v Value) SetLen(n int)  // 设置切片的长度，n 不能超出范围，不能为负数。

func (v Value) SetCap(n int) //设置切片的容量

func (v Value) SetBytes(x []byte) //设置字节类型的值

func (v Value) SetMapIndex(key, val reflect.Value) //设置map的key和value，前提必须是初始化以后，存在覆盖、不存在添加

其他方法：

##########结构体相关：
func (v Value) NumField() int // 获取结构体字段（成员）数量

func (v Value) Field(i int) reflect.Value  //根据索引获取结构体字段

func (v Value) FieldByIndex(index []int) reflect.Value // 根据索引链获取结构体嵌套字段

func (v Value) FieldByName(string) reflect.Value // 根据名称获取结构体的字段，不存在返回reflect.ValueOf(nil)

func (v Value) FieldByNameFunc(match func(string) bool) Value // 根据匹配函数 match 获取字段,如果没有匹配的字段，则返回零值（reflect.ValueOf(nil)）


########通道相关：
func (v Value) Send(x reflect.Value)// 发送数据（会阻塞），v 值必须是可写通道。

func (v Value) Recv() (x reflect.Value, ok bool) // 接收数据（会阻塞），v 值必须是可读通道。

func (v Value) TrySend(x reflect.Value) bool // 尝试发送数据（不会阻塞），v 值必须是可写通道。

func (v Value) TryRecv() (x reflect.Value, ok bool) // 尝试接收数据（不会阻塞），v 值必须是可读通道。

func (v Value) Close() // 关闭通道


########函数相关
func (v Value) Call(in []Value) (r []Value) // 通过参数列表 in 调用 v 值所代表的函数（或方法）。函数的返回值存入 r 中返回。
// 要传入多少参数就在 in 中存入多少元素。
// Call 即可以调用定参函数（参数数量固定），也可以调用变参函数（参数数量可变）。

func (v Value) CallSlice(in []Value) []Value // 调用变参函数

示例一：获取和设置普通类型的值

package main

import (
    "reflect"
    "fmt"
)

func main() {
    str := "wd"
    age := 11
    fmt.Println(reflect.ValueOf(str).String()) //获取str的值，结果wd
    fmt.Println(reflect.ValueOf(age).Int())   //获取age的值，结果age
    str2 := reflect.ValueOf(&str)        //获取Value类型
    str2.Elem().SetString("jack")     //设置值
    fmt.Println(str2.Elem(),age) //jack 11
}

示例二：简单结构体操作

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Skills interface {
    reading()
    running()
}

type Student struct {
    Name string
    Age   int

}

func (self Student) runing(){
    fmt.Printf("%s is running\n",self.Name)
}
func (self Student) reading(){
    fmt.Printf("%s is reading\n" ,self.Name)
}
func main() {
    stu1 := Student{Name:"wd",Age:22}
    stu_val := reflect.ValueOf(stu1) //获取Value类型
    fmt.Println(stu_val.NumField()) //2
    fmt.Println(stu_val.Field(0),stu_val.Field(1)) //wd 22
    fmt.Println(stu_val.FieldByName("Age")) //22
    stu_val2 := reflect.ValueOf(&stu1).Elem()   
    stu_val2.FieldByName("Age").SetInt(33)  //设置字段值 ，结果33
    fmt.Println(stu1.Age)
    
}

示例三：通过反射调用结构体中的方法，通过reflect.Value.Method(i int).Call()或者reflect.Value.MethodByName(name string).Call()实现

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type Student struct {
    Name string
    Age int
}

func (this *Student) SetName(name string) {
    this.Name = name
    fmt.Printf("set name %s\n",this.Name )
}

func (this *Student) SetAge(age int) {
    this.Age = age
    fmt.Printf("set age %d\n",age )
}

func (this *Student) String() string {
    fmt.Printf("this is %s\n",this.Name)
    return this.Name
}

func main() {
    stu1 := &Student{Name:"wd",Age:22}
    val := reflect.ValueOf(stu1)       //获取Value类型，也可以使用reflect.ValueOf(&stu1).Elem() 
    val.MethodByName("String").Call(nil)  //调用String方法

    params := make([]reflect.Value, 1)
    params[0] = reflect.ValueOf(18)
    val.MethodByName("SetAge").Call(params)  //通过名称调用方法

    params[0] = reflect.ValueOf("jack")   
    val.Method(1).Call(params)    //通过方法索引调用

    fmt.Println(stu1.Name,stu1.Age)
}
//this is wd
//set age 18
//set name jack
//jack 18