趙燕輝

首先來(lái)一段簡(jiǎn)單的代碼邏輯熱身，下面的代碼大家覺(jué)得應(yīng)該會(huì)打印什么呢？

type OKR struct { id int content string}func getOkrDetail(ctx context.Context, okrId int) (*OKR, *okrErr.OkrErr) { return &OKR{id: okrId, content: fmt.Sprint(rand.Int63())}, nil}func getOkrDetailV2(ctx context.Context, okrId int) (*okr, okrErr.OkrError) { if okrId == 2{ return nil, okrErr.OKRNotFoundError } return &OKR{id: okrId, content: fmt.Sprint(rand.Int63())}, nil}func paperOkrId(ctx context.Context) (int, error){ return 1, nil}func Test001(ctx context.Context) () { var okr *OKR okrId, err := paperOkrId(ctx) if err != nil{ fmt.Println("#### 111 ####") } okr, err = getOkrDetail(ctx, okrId) if err != nil { fmt.Println("#### 222 ####") } okr, err = getOkrDetailV2(ctx, okrId) if err != nil { fmt.Println("#### 333 ####") } okr, err = getOkrDetailV2(ctx, okrId 1) if err != nil { fmt.Println("#### 444 ####") } fmt.Println("#### 555 ####") fmt.Printf("%v", okr)}func main() { Test001(context.Background())}

前言

在講反射之前，先來(lái)看看 Golang 關(guān)于類型設(shè)計(jì)的一些原則

• 在 Golang 中變量包括（type, value）兩部分
• 理解這一點(diǎn)就能解決上面的簡(jiǎn)單問(wèn)題了
• type 包括 static type 和 concrete type. 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō) static type 是你在編碼是看見(jiàn)的類型(如 int、string)，concrete type 是 runtime 系統(tǒng)看見(jiàn)的類型。類型斷言能否成功，取決于變量的 concrete type，而不是 static type.

接下來(lái)要說(shuō)的反射，就是能夠在運(yùn)行時(shí)更新變量和檢查變量的值、調(diào)用變量的方法和變量支持的內(nèi)在操作，而不需要在編譯時(shí)就知道這些變量的具體類型。這種機(jī)制被稱為反射。Golang 的基礎(chǔ)類型是靜態(tài)的（也就是指定 int、string 這些的變量，它的 type 是 static type），在創(chuàng)建變量的時(shí)候就已經(jīng)確定，反射主要與 Golang 的 interface 類型相關(guān)（它的 type 是 concrete type），只有運(yùn)行時(shí) interface 類型才有反射一說(shuō)。

Golang 中為什么要使用反射/什么場(chǎng)景可以（應(yīng)該）使用反射

當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，我們獲取到一個(gè) interface 變量， 程序應(yīng)該如何知道當(dāng)前變量的類型，和當(dāng)前變量的值呢？

當(dāng)然我們可以有預(yù)先定義好的指定類型， 但是如果有一個(gè)場(chǎng)景是我們需要編寫一個(gè)函數(shù)，能夠處理一類共性邏輯的場(chǎng)景，但是輸入類型很多，或者根本不知道接收參數(shù)的類型是什么，或者可能是沒(méi)約定好；也可能是傳入的類型很多，這些類型并不能統(tǒng)一表示。這時(shí)反射就會(huì)用的上了，典型的例子如：json.Marshal。

再比如說(shuō)有時(shí)候需要根據(jù)某些條件決定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)，比如根據(jù)用戶的輸入來(lái)決定。這時(shí)就需要對(duì)函數(shù)和函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行反射，在運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)地執(zhí)行函數(shù)。

舉例場(chǎng)景：

比如我們需要將一個(gè) struct 執(zhí)行某種操作（用格式化打印代替），這種場(chǎng)景下我們有多種方式可以實(shí)現(xiàn)，比較簡(jiǎn)單的方式是：switch case

func Sprint(x interface{}) string { type stringer interface { String() string } switch x := x.(type) { case stringer: return x.String() case string: return x case int: return strconv.Itoa(x) // int16, uint32... case bool: if x { return "true" } return "false" default: return "wrong parameter type" }}type permissionType int64

但是這種簡(jiǎn)單的方法存在一個(gè)問(wèn)題， 當(dāng)增加一個(gè)場(chǎng)景時(shí)，比如需要對(duì) slice 支持，則需要在增加一個(gè)分支，這種增加是無(wú)窮無(wú)盡的，每當(dāng)我需要支持一種類型，哪怕是自定義類型， 本質(zhì)上是 int64 也仍然需要增加一個(gè)分支。

反射的基本用法

在 Golang 中為我們提供了兩個(gè)方法，分別是 reflect.ValueOf 和 reflect.TypeOf，見(jiàn)名知意這兩個(gè)方法分別能幫我們獲取到對(duì)象的值和類型。Valueof 返回的是 Reflect.Value 對(duì)象，是一個(gè) struct,而 typeof 返回的是 Reflect.Type 是一個(gè)接口。我們只需要簡(jiǎn)單的使用這兩個(gè)進(jìn)行組合就可以完成多種功能。

type GetOkrDetailResp struct { OkrId int64 UInfo *UserInfo ObjList []*ObjInfo}type ObjInfo struct { ObjId int64 Content string}type UserInfo struct { Name string Age int IsLeader bool Salary float64 privateFiled int}// 利用反射創(chuàng)建structfunc NewUserInfoByReflect(req interface{})*UserInfo{ if req == nil{ return nil } reqType :=reflect.TypeOf(req) if reqType.Kind() == reflect.Ptr{ reqType = reqType.Elem() } return reflect.New(reqType).Interface().(*UserInfo)}// 修改struct 字段值func ModifyOkrDetailRespData(req interface{}) { reqValue :=reflect.ValueOf(req).Elem() fmt.Println(reqValue.CanSet()) uType := reqValue.FieldByName("UInfo").Type().Elem() fmt.Println(uType) uInfo := reflect.New(uType) reqValue.FieldByName("UInfo").Set(uInfo)}// 讀取 struct 字段值，并根據(jù)條件進(jìn)行過(guò)濾func FilterOkrRespData(reqData interface{}, objId int64){// 首先獲取req中obj slice 的valuefor i := 0 ; i < reflect.ValueOf(reqData).Elem().NumField(); i { fieldValue := reflect.ValueOf(reqData).Elem().Field(i)if fieldValue.Kind() != reflect.Slice{continue } fieldType := fieldValue.Type() // []*ObjInfo sliceType := fieldType.Elem() // *ObjInfo slicePtr := reflect.New(reflect.SliceOf(sliceType)) // 創(chuàng)建一個(gè)指向 slice 的指針 slice := slicePtr.Elem() slice.Set(reflect.MakeSlice(reflect.SliceOf(sliceType), 0, 0)) // 將這個(gè)指針指向新創(chuàng)建slice// 過(guò)濾所有objId == 當(dāng)前objId 的structfor i := 0 ;i < fieldValue.Len(); i {if fieldValue.Index(i).Elem().FieldByName("ObjId").Int() != objId {continue } slice = reflect.Append(slice, fieldValue.Index(i)) }// 將resp 的當(dāng)前字段設(shè)置為過(guò)濾后的slice fieldValue.Set(slice) }}func Test003(){// 利用反射創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象var uInfo *UserInfo uInfo = NewUserInfoByReflect(uInfo) uInfo = NewUserInfoByReflect((*UserInfo)(nil))// 修改resp 返回值里面的 user info 字段（初始化） reqData1 := new(GetOkrDetailResp) fmt.Println(reqData1.UInfo) ModifyOkrDetailRespData(reqData1) fmt.Println(reqData1.UInfo)// 構(gòu)建請(qǐng)求參數(shù) reqData := &GetOkrDetailResp{OkrId: 123} for i := 0; i < 10; i { reqData.ObjList = append(reqData.ObjList, &ObjInfo{ObjId: int64(i), Content: fmt.Sprint(i)}) }// 輸出過(guò)濾前結(jié)果 fmt.Println(reqData)// 對(duì)respData進(jìn)行過(guò)濾操作 FilterOkrRespData(reqData, 6)// 輸出過(guò)濾后結(jié)果 fmt.Println(reqData)}

反射的性能分析與優(yōu)缺點(diǎn)

大家都或多或少聽說(shuō)過(guò)反射性能偏低，使用反射要比正常調(diào)用要低幾倍到數(shù)十倍，不知道大家有沒(méi)有思考過(guò)反射性能都低在哪些方面，我先做一個(gè)簡(jiǎn)單分析，通過(guò)反射在獲取或者修改值內(nèi)容時(shí)，多了幾次內(nèi)存引用，多繞了幾次彎，肯定沒(méi)有直接調(diào)用某個(gè)值來(lái)的迅速，這個(gè)是反射帶來(lái)的固定性能損失，還有一方面的性能損失在于，結(jié)構(gòu)體類型字段比較多時(shí)，要進(jìn)行遍歷匹配才能獲取對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。下面就根據(jù)反射具體示例來(lái)分析性能：

測(cè)試反射結(jié)構(gòu)體初始化

// 測(cè)試結(jié)構(gòu)體初始化的反射性能func Benchmark_Reflect_New(b *testing.B) { var tf *TestReflectField t := reflect.TypeOf(TestReflectField{}) for i := 0; i < b.N; i { tf = reflect.New(t).Interface().(*TestReflectField) } _ = tf}// 測(cè)試結(jié)構(gòu)體初始化的性能func Benchmark_New(b *testing.B) { var tf *TestReflectField for i := 0; i < b.N; i { tf = new(TestReflectField) } _ = tf}

運(yùn)行結(jié)果：

可以看出，利用反射初始化結(jié)構(gòu)體和直接使用創(chuàng)建 new 結(jié)構(gòu)體是有性能差距的，但是差距不大，不到一倍的性能損耗，看起來(lái)對(duì)于性能來(lái)說(shuō)損耗不是很大，可以接受。

測(cè)試結(jié)構(gòu)體字段讀取/賦值

// --------- ------------ 字段讀 ----------- ----------- -----------// 測(cè)試反射讀取結(jié)構(gòu)體字段值的性能func Benchmark_Reflect_GetField(b *testing.B) { var tf = new(TestReflectField) var r int64 temp := reflect.ValueOf(tf).Elem() for i := 0; i < b.N; i { r = temp.Field(1).Int() } _ = tf _ = r}// 測(cè)試反射讀取結(jié)構(gòu)體字段值的性能func Benchmark_Reflect_GetFieldByName(b *testing.B) { var tf = new(TestReflectField) temp := reflect.ValueOf(tf).Elem() var r int64 for i := 0; i < b.N; i { r = temp.FieldByName("Age").Int() } _ = tf _ = r}// 測(cè)試結(jié)構(gòu)體字段讀取數(shù)據(jù)的性能func Benchmark_GetField(b *testing.B) { var tf = new(TestReflectField) tf.Age = 1995 var r int for i := 0; i < b.N; i { r = tf.Age } _ = tf _ = r}// --------- ------------ 字段寫 ----------- ----------- -----------// 測(cè)試反射設(shè)置結(jié)構(gòu)體字段的性能func Benchmark_Reflect_Field(b *testing.B) { var tf = new(TestReflectField) temp := reflect.ValueOf(tf).Elem() for i := 0; i < b.N; i { temp.Field(1).SetInt(int64(25)) } _ = tf}// 測(cè)試反射設(shè)置結(jié)構(gòu)體字段的性能func Benchmark_Reflect_FieldByName(b *testing.B) { var tf = new(TestReflectField) temp := reflect.ValueOf(tf).Elem() for i := 0; i < b.N; i { temp.FieldByName("Age").SetInt(int64(25)) } _ = tf}// 測(cè)試結(jié)構(gòu)體字段設(shè)置的性能func Benchmark_Field(b *testing.B) { var tf = new(TestReflectField) for i := 0; i < b.N; i { tf.Age = i } _ = tf}

測(cè)試結(jié)果：

從上面可以看出，通過(guò)反射進(jìn)行 struct 字段讀取耗時(shí)是直接讀取耗時(shí)的百倍。直接對(duì)實(shí)例變量進(jìn)行賦值每次 0.5 ns，性能是通過(guò)反射操作實(shí)例指定位置字段的 10 倍左右。使用 FieldByName("Age") 方法性能比使用 Field(1) 方法性能要低十倍左右，看代碼的話我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ieldByName 是通過(guò)遍歷匹配所有的字段，然后比對(duì)字段名稱，來(lái)查詢其在結(jié)構(gòu)體中的位置，然后通過(guò)位置進(jìn)行賦值，所以性能要比直接使用 Field(index) 低上很多。

建議：

1.如果不是必要盡量不要使用反射進(jìn)行操作， 使用反射時(shí)要評(píng)估好引入反射對(duì)接口性能的影響。

2.減少使用 FieldByName 方法。在需要使用反射進(jìn)行成員變量訪問(wèn)的時(shí)候，盡可能的使用成員的序號(hào)。如果只知道成員變量的名稱的時(shí)候，看具體代碼的使用場(chǎng)景，如果可以在啟動(dòng)階段或在頻繁訪問(wèn)前，通過(guò) TypeOf() 、Type.FieldByName() 和 StructField.Index 得到成員的序號(hào)。注意這里需要的是使用的是 reflect.Type 而不是 reflect.Value，通過(guò) reflect.Value 是得不到字段名稱的。

測(cè)試結(jié)構(gòu)體方法調(diào)用

// 測(cè)試通過(guò)結(jié)構(gòu)體訪問(wèn)方法性能func BenchmarkMethod(b *testing.B) { t := &TestReflectField{} for i := 0; i < b.N; i { t.Func0() }}// 測(cè)試通過(guò)序號(hào)反射訪問(wèn)無(wú)參數(shù)方法性能func BenchmarkReflectMethod(b *testing.B) { v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{}) for i := 0; i < b.N; i { v.Method(0).Call(nil) }}// 測(cè)試通過(guò)名稱反射訪問(wèn)無(wú)參數(shù)方法性能func BenchmarkReflectMethodByName(b *testing.B) { v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{}) for i := 0; i < b.N; i { v.MethodByName("Func0").Call(nil) }}// 測(cè)試通過(guò)反射訪問(wèn)有參數(shù)方法性能func BenchmarkReflectMethod_WithArgs(b *testing.B) { v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{}) for i := 0; i < b.N; i { v.Method(1).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(i)}) }}// 測(cè)試通過(guò)反射訪問(wèn)結(jié)構(gòu)體參數(shù)方法性能func BenchmarkReflectMethod_WithArgs_Mul(b *testing.B) { v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{}) for i := 0; i < b.N; i { v.Method(2).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(TestReflectField{})}) }}// 測(cè)試通過(guò)反射訪問(wèn)接口參數(shù)方法性能func BenchmarkReflectMethod_WithArgs_Interface(b *testing.B) { v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{}) for i := 0; i < b.N; i { var tf TestInterface = &TestReflectField{} v.Method(3).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(tf)}) }}// 測(cè)試訪問(wèn)多參數(shù)方法性能func BenchmarkMethod_WithManyArgs(b *testing.B) { s := &TestReflectField{} for i := 0; i < b.N; i { s.Func4(i, i, i, i, i, i) }}// 測(cè)試通過(guò)反射訪問(wèn)多參數(shù)方法性能func BenchmarkReflectMethod_WithManyArgs(b *testing.B) { v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{}) va := make([]reflect.Value, 0) for i := 1; i <= 6; i { va = append(va, reflect.ValueOf(i)) } for i := 0; i < b.N; i { v.Method(4).Call(va) }}// 測(cè)試訪問(wèn)有返回值的方法性能func BenchmarkMethod_WithResp(b *testing.B) { s := &TestReflectField{} for i := 0; i < b.N; i { _ = s.Func5() }}// 測(cè)試通過(guò)反射訪問(wèn)有返回值的方法性能func BenchmarkReflectMethod_WithResp(b *testing.B) { v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{}) for i := 0; i < b.N; i { _ = v.Method(5).Call(nil)[0].Int() }}

這個(gè)測(cè)試結(jié)果同上面的分析相同

優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1. 反射提高了程序的靈活性和擴(kuò)展性，降低耦合性，提高自適應(yīng)能力。
2. 合理利用反射可以減少重復(fù)代碼

缺點(diǎn)：

1. 與反射相關(guān)的代碼，經(jīng)常是難以閱讀的。在軟件工程中，代碼可讀性也是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。
2. Go 語(yǔ)言作為一門靜態(tài)語(yǔ)言，編碼過(guò)程中，編譯器能提前發(fā)現(xiàn)一些類型錯(cuò)誤，但是對(duì)于反射代碼是無(wú)能為力的。所以包含反射相關(guān)的代碼，很可能會(huì)運(yùn)行很久，才會(huì)出錯(cuò)，這時(shí)候經(jīng)常是直接 panic，可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果。
3. 反射對(duì)性能影響還是比較大的，比正常代碼運(yùn)行速度慢一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。所以，對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目中處于運(yùn)行效率關(guān)鍵位置的代碼，盡量避免使用反射特性。

反射在 okr 中的簡(jiǎn)單應(yīng)用

func OkrBaseMW(next endpoint.EndPoint) endpoint.EndPoint { return func(ctx context.Context, req interface{}) (resp interface{}, err error) { if req == nil { return next(ctx, req) } requestValue := reflect.ValueOf(req) // 若req為指針，則轉(zhuǎn)換為非指針值 if requestValue.Type().Kind() == reflect.Ptr { requestValue = requestValue.Elem() } // 若req的值不是一個(gè)struct，則不注入 if requestValue.Type().Kind() != reflect.Struct { return next(ctx, req) } if requestValue.IsValid() { okrBaseValue := requestValue.FieldByName("OkrBase") if okrBaseValue.IsValid() && okrBaseValue.Type().Kind() == reflect.Ptr { okrBase, ok := okrBaseValue.Interface().(*okrx.OkrBase) if ok { ctx = contextWithUserInfo(ctx, okrBase) ctx = contextWithLocaleInfo(ctx, okrBase) ctx = contextWithUserAgent(ctx, okrBase) ctx = contextWithCsrfToken(ctx, okrBase) ctx = contextWithReferer(ctx, okrBase) ctx = contextWithXForwardedFor(ctx, okrBase) ctx = contextWithHost(ctx, okrBase) ctx = contextWithURI(ctx, okrBase) ctx = contextWithSession(ctx, okrBase) } } } return next(ctx, req) }}

結(jié)論：

使用反射必定會(huì)導(dǎo)致性能下降，但是反射是一個(gè)強(qiáng)有力的工具，可以解決我們平時(shí)的很多問(wèn)題，比如數(shù)據(jù)庫(kù)映射、數(shù)據(jù)序列化、代碼生成場(chǎng)景。在使用反射的時(shí)候，我們需要避免一些性能過(guò)低的操作，例如使用 FieldByName() 和MethodByName() 方法，如果必須使用這些方法的時(shí)候，我們可以預(yù)先通過(guò)字段名或者方法名獲取到對(duì)應(yīng)的字段序號(hào)，然后使用性能較高的反射操作，以此提升使用反射的性能。

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