1 什么是反射
反射是指计算机程序在运行时（Run time）可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。用比喻来说，反射就是程序在运行的时候能够“观察”并且修改自己的行为。利用 Go 语言的反射机制，可以获取结构体的公有字段以及私有字段的标签名，甚至一些其他比较敏感的信息。
2 为什么要反射
1.有时编写一个函数，但是并不知道传给你的参数类型是什么，可能是没约定好；也可能是传入的类型很多，这些类型并不能统一表示。这时反射就会用的上了。
2.有时候需要根据某些条件决定调用哪个函数，比如根据用户的输入来决定。这时就需要对函数和函数的参数进行反射，在运行期间动态地执行函数。
3 反射是怎么实现的
interface是Go 语言实现抽象的一个非常强大的工具。当向接口变量赋予一个实体类型的时候，接口会存储实体的类型信息，反射就是通过接口的类型信息实现的，反射建立在类型的基础上。
Go 语言在 reflect 包里定义了各种类型，实现了反射的各种函数，通过它们可以在运行时检测类型的信息、改变类型的值。
types和interface Go 语言中，每个变量都有一个静态类型，在编译阶段就确定了的，比如 int, float64, []int 等等。注意，这个类型是声明时候的类型，不是底层数据类型.例如：
type MyInt int
var i int
var j MyInt
尽管 i，j 的底层类型都是 int，但我们知道，他们是不同的静态类型，除非进行类型转换，否则，i 和 j 不能同时出现在等号两侧。j 的静态类型就是 MyInt
反射主要与 interface{} 类型相关 interface底层有两种结构：带接口的和不带接口的
带接口的interface底层结构如下：
type iface struct {
tab *itab
data unsafe.Pointer
}
type itab struct {
inter *interfacetype
_type *_type
link *itab
hash uint32
bad bool
inhash bool
unused [2]byte
fun [1]uintptr
}
itab：由具体类型 _type 以及 interfacetype 组成。_type 表示具体类型，而 interfacetype 则表示具体类型实现的接口类型, 也就是当前接口的类型。fun是一个接口列表，表示的是_type所代表的具体类型所实现的接口。
interfacetype表示的是当前接口变量的静态类型，而itab._type表示的是当前接口变量的动态类型。当前接口变量能够调用的接口取决于它的静态类型
不带接口的interface底层结构如下：
type eface struct {
_type *_type
data unsafe.Pointer
}
eface 比较简单了。只维护了一个 _type 字段，表示空接口所承载的具体的实体类型。data 描述了具体的值
使用简单示例说明interface使用方法
首先定义两个接口：
type Reader interface {
Read(p []byte) (n int, err error)
}
type Writer interface {
Write(p []byte) (n int, err error)
}
接下来定义一段代码:
var r io.Reader
tty, err := os.OpenFile("/Users/qcrao/Desktop/test", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {
return nil, err
}
r = tty
首先声明 r 的类型是 io.Reader，注意，这是 r 的静态类型，此时它的动态类型为 nil，并且它的动态值也是 nil。
之后，r = tty 这一语句，将 r 的动态类型变成 *os.File，动态值则变成非空，表示打开的文件对象。这时，r 可以用<value, type>对来表示为： <tty, *os.File>。
此时虽然 fun 所指向的函数只有一个 Read 函数，其实 *os.File 还包含 Write 函数，也就是说 *os.File 其实还实现了 io.Writer 接口。因此下面的断言语句可以执行：
var w io.Writer
w = r.(io.Writer)
之所以用断言，而不能直接赋值，是因为 r 的静态类型是 io.Reader，并没有实现 io.Writer 接口。断言能否成功，看 r 的动态类型是否符合要求。其实r的真实类型*os.File实现了Write接口，因此是符合要求的。
这样，w 也可以表示成 <tty, *os.File>，仅管它和 r 一样，但是 w 可调用的函数取决于它的静态类型 io.Writer，也就是说它只能有这样的调用形式： w.Write() 。
和 r 相比，仅仅是 fun 对应的函数变了：Read -> Write。
最后，再来一个赋值：
var empty interface{}
empty = w
由于 empty 是一个空接口，因此所有的类型都实现了它，w 可以直接赋给它，不需要执行断言操作。
4 反射的基本函数
reflect 包里定义了一个接口和一个结构体，即 reflect.Type 和 reflect.Value，它们提供很多函数来获取存储在接口里的类型信息。
reflect.Type 主要提供关于类型相关的信息，所以它和 _type 关联比较紧密；reflect.Value 则结合 _type 和 data 两者，因此程序员可以获取甚至改变类型的值。
reflect 包中提供了两个基础的关于反射的函数来获取上述的接口和结构体：
func TypeOf(i interface{}) Type
func ValueOf(i interface{}) Value
TypeOf函数:用来提取一个接口中值的类型信息。由于它的输入参数是一个空的interface,调用此函数时，实参会先被转化为 interface{}类型。这样，实参的类型信息、方法集、值信息都存储到 interface{} 变量里了. TypeOf源码如下：
func TypeOf(i interface{}) Type {
eface := *(*emptyInterface)(unsafe.Pointer(&i))
return toType(eface.typ)
}
其中emptyInterface如下：
type emptyInterface struct {
typ *rtype
word unsafe.Pointer
}
toType函数只是做了一个类型转换：
func toType(t *rtype) Type {
if t == nil {
return nil
}
return t
}
返回值 Type 实际上是一个接口，定义了很多方法，用来获取类型相关的各种信息，而 *rtype 实现了 Type 接口:
type Type interface {
// 所有的类型都可以调用下面这些函数
// 此类型的变量对齐后所占用的字节数
Align() int
// 如果是 struct 的字段，对齐后占用的字节数
FieldAlign() int
// 返回类型方法集里的第 `i` (传入的参数)个方法
Method(int) Method
// 通过名称获取方法
MethodByName(string) (Method, bool)
// 获取类型方法集里导出的方法个数
NumMethod() int
// 类型名称
Name() string
// 返回类型所在的路径，如：encoding/base64
PkgPath() string
// 返回类型的大小，和 unsafe.Sizeof 功能类似
Size() uintptr
// 返回类型的字符串表示形式
String() string
// 返回类型的类型值
Kind() Kind
// 类型是否实现了接口 u
Implements(u Type) bool
// 是否可以赋值给 u
AssignableTo(u Type) bool
// 是否可以类型转换成 u
ConvertibleTo(u Type) bool
// 类型是否可以比较
Comparable() bool
// 下面这些函数只有特定类型可以调用
// 如：Key, Elem 两个方法就只能是 Map 类型才能调用
// 类型所占据的位数
Bits() int
// 返回通道的方向，只能是 chan 类型调用
ChanDir() ChanDir
// 返回类型是否是可变参数，只能是 func 类型调用
// 比如 t 是类型 func(x int, y ... float64)
// 那么 t.IsVariadic() == true
IsVariadic() bool
// 返回内部子元素类型，只能由类型 Array, Chan, Map, Ptr, or Slice 调用
Elem() Type
// 返回结构体类型的第 i 个字段，只能是结构体类型调用
// 如果 i 超过了总字段数，就会 panic
Field(i int) StructField
// 返回嵌套的结构体的字段
FieldByIndex(index []int) StructField
// 通过字段名称获取字段
FieldByName(name string) (StructField, bool)
// FieldByNameFunc returns the struct field with a name
// 返回名称符合 func 函数的字段
FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField, bool)
// 获取函数类型的第 i 个参数的类型
In(i int) Type
// 返回 map 的 key 类型，只能由类型 map 调用
Key() Type
// 返回 Array 的长度，只能由类型 Array 调用
Len() int
// 返回类型字段的数量，只能由类型 Struct 调用
NumField() int
// 返回函数类型的输入参数个数
NumIn() int
// 返回函数类型的返回值个数
NumOut() int
// 返回函数类型的第 i 个值的类型
Out(i int) Type
// 返回类型结构体的相同部分
common() *rtype
// 返回类型结构体的不同部分
uncommon() *uncommonType
}
ttype结构如下：
type rtype struct {
size uintptr
ptrdata uintptr
hash uint32
tflag tflag
align uint8
fieldAlign uint8
kind uint8
alg *typeAlg
gcdata *byte
str nameOff
ptrToThis typeOff
}
所有的类型都会包含 rtype 这个字段，表示各种类型的公共信息；另外，不同类型包含自己的一些独特的部分。正因为所有类型都包含了rtype字段，才会有eface := *(*emptyInterface)(unsafe.Pointer(&i))取到rtype字段
比如下面的 arrayType 和 chanType 都包含 rytpe，而前者还包含 slice，len 等和数组相关的信息；后者则包含 dir 表示通道方向的信息。
// arrayType represents a fixed array type.
type arrayType struct {
rtype `reflect:"array"`
elem *rtype // array element type
slice *rtype // slice type
len uintptr
}
// chanType represents a channel type.
type chanType struct {
rtype `reflect:"chan"`
elem *rtype // channel element type
dir uintptr // channel direction (ChanDir)
}
讲完了 TypeOf 函数，再来看一下 ValueOf 函数。返回值 reflect.Value 表示 interface{} 里存储的实际变量，它能提供实际变量的各种信息。相关的方法常常是需要结合类型信息和值信息。例如，如果要提取一个结构体的字段信息，那就需要用到 _type (具体到这里是指 structType) 类型持有的关于结构体的字段信息、偏移信息，以及 *data 所指向的内容 —— 结构体的实际值。
源码如下：
func ValueOf(i interface{}) Value {
if i == nil {
return Value{}
}
// ……
return unpackEface(i)
}
// 分解 eface
func unpackEface(i interface{}) Value {
e := (*emptyInterface)(unsafe.Pointer(&i))
t := e.typ
if t == nil {
return Value{}
}
f := flag(t.Kind())
if ifaceIndir(t) {
f |= flagIndir
}
return Value{t, e.word, f}
}
从源码看，比较简单：将先将 i 转换成 *emptyInterface 类型， 再将它的 typ 字段和 word 字段以及一个标志位字段组装成一个 Value 结构体，而这就是 ValueOf 函数的返回值，它包含类型结构体指针、真实数据的地址、标志位。
Value 结构体定义了很多方法，通过这些方法可以直接操作 Value 字段 ptr 所指向的实际数据：
// 设置切片的 len 字段，如果类型不是切片，就会panic
func (v Value) SetLen(n int)
// 设置切片的 cap 字段
func (v Value) SetCap(n int)
// 设置字典的 kv
func (v Value) SetMapIndex(key, val Value)
// 返回切片、字符串、数组的索引 i 处的值
func (v Value) Index(i int) Value
// 根据名称获取结构体的内部字段值
func (v Value) FieldByName(name string) Value
// 用来获取 int 类型的值
func (v Value) Int() int64
// 用来获取结构体字段（成员）数量
func (v Value) NumField() int
// 尝试向通道发送数据（不会阻塞）
func (v Value) TrySend(x reflect.Value) bool
// 通过参数列表 in 调用 v 值所代表的函数（或方法
func (v Value) Call(in []Value) (r []Value)
// 调用变参长度可变的函数
func (v Value) CallSlice(in []Value) []Value
另外，通过 Type() 方法和 Interface() 方法可以打通 interface、Type、Value 三者。Type() 方法也可以返回变量的类型信息，与 reflect.TypeOf() 函数等价。Interface() 方法可以将 Value 还原成原来的 interface。
总结一下：TypeOf() 函数返回一个接口，这个接口定义了一系列方法，利用这些方法可以获取关于类型的所有信息； ValueOf() 函数返回一个结构体变量，包含类型信息以及实际值。
用一张图来串一下：
上图中，rtye 实现了 Type 接口，是所有类型的公共部分。emptyface 结构体和 eface 其实是一个东西，而 rtype 其实和 _type 是一个东西，只是一些字段稍微有点差别，比如 emptyface 的 word 字段和 eface 的 data 字段名称不同，但是数据型是一样的。
反射其实主要是对接口的处理，因此一定要对接口的底层结构非常熟悉。
5 反射的三大定律
第一条：反射是一种检测存储在 interface 中的类型和值机制。这可以通过 TypeOf 函数和 ValueOf 函数得到。
第二条：将 ValueOf 的返回值通过 Interface() 函数反向转变成 interface 变量。
第三条：如果需要操作一个反射变量，那么它必须是可设置的。
前两条就是说 接口型变量 和 反射类型对象 可以相互转化，反射类型对象实际上就是指的前面说的 reflect.Type 和 reflect.Value。
第三条不太好懂：如果需要操作一个反射变量，那么它必须是可设置的。反射变量可设置的本质是它存储了原变量本身，这样对反射变量的操作，就会反映到原变量本身；反之，如果反射变量不能代表原变量，那么操作了反射变量，不会对原变量产生任何影响，这会给使用者带来疑惑。所以第二种情况在语言层面是不被允许的。
举个例子：
var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x)
v.SetFloat(7.1) // Error: will panic.
执行上面的代码会产生 panic，原因是反射变量 v 不能代表 x 本身，为什么？因为调用 reflect.ValueOf(x) 这一行代码的时候，传入的参数在函数内部只是一个拷贝，是值传递，所以 v 代表的只是 x 的一个拷贝，因此对 v 进行操作是被禁止的。
可设置是反射变量 Value 的一个性质，但不是所有的 Value 都是可被设置的。
就像在一般的函数里那样，当我们想改变传入的变量时，使用指针就可以解决了
var x float64 = 3.4
p := reflect.ValueOf(&x)
fmt.Println("type of p:", p.Type())
fmt.Println("settability of p:", p.CanSet())
结果：
type of p: *float64
settability of p: false
p 还不是代表 x，p.Elem() 才真正代表 x，这样就可以真正操作 x 了：
v := p.Elem() // 注意，前面p := reflect.ValueOf(&x)一定要传入指针，否则这里会panic
v.SetFloat(7.1)
fmt.Println(v.Interface()) // 7.1
fmt.Println(x) // 7.1
关于第三条，记住一句话：如果想要操作原变量，反射变量 Value 必须要 hold 住原变量的地址才行。
6 未导出成员
利用反射机制，对于结构体中未导出成员，可以读取，但不能修改其值。
注意，正常情况下，代码是不能读取结构体未导出成员的，但通过反射可以越过这层限制。另外，通过反射，结构体中可以被修改的成员只有是导出成员，也就是字段名的首字母是大写的。
一个可取地址的 reflect.Value 变量会记录一个结构体成员是否是未导出成员，如果是的话则拒绝修改操作。
CanAddr 不能说明一个变量是否可以被修改。
CanSet 则可以检查对应的 reflect.Value 是否可取地址并可被修改。
参考
【1】深度解密Go语言之反射
【2】Go 反射机制介绍
