一、面向对象

1. 面向对象的概念

洗衣服过程剖析：

• 给洗衣机里加脏衣服和洗衣粉
• 启动洗衣机
• 洗衣机自动注水，然后滚动
• 脏衣服从黑颜色变成白颜色
• 洗衣机自动停止

用面向过程的思想实现代码

// 准备洗衣服
// 输入参数：
// 	powder 洗衣机里放多少洗衣粉
// 	closes 洗衣机里放多少衣服
// 	clean 衣服是否是干净的
// 返回值：
// 	洗衣机是否开启
// 	准备洗多少衣服
func prepare(powder int, closes int, clean bool) (bool, int) {if powder <= 0 || closes <= 0 || clean == true {return false, 0}return true, closes
}// 开始洗衣服
// 输入参数：
// 	washer_state 洗衣机是否开启
// 	closes 准备洗多少衣服
// 返回值：
// 	衣服是否是干净的
// 	洗了多少衣服
// 	洗衣机是否开启
func wash(washer_state bool, closes int) (bool, int, bool) {if washer_state == false {return false, 0, false} else {fmt.Println("注水")fmt.Println("滚动")fmt.Println("关机")return true, closes, false}
}// 检查最终状态
// 输入参数：
// 	clean 衣服是否是干净的
// 	closes 洗了多少衣服
// 	washer_state 洗衣机是否开启
func check(clean bool, closes int, washer_state bool) {if clean && closes > 0 {fmt.Printf("洗干净了%d件衣服\n", closes)if washer_state {fmt.Println("你忘关洗衣机了")}} else {fmt.Println("洗衣失败")}
}// 整个洗衣服的过程
func WashProcedure(powder, closes int) {washer_state := falseclean := falsewasher_state, closes = prepare(powder, closes, clean)clean, closes, washer_state = wash(washer_state, closes)check(clean, closes, washer_state)
}

面向过程编程整个过程分为若干步，每一步对应一个函数，函数之间要传递大量的参数
面向对象编程把大量参数封装到一个结构体里面，给结构体赋予方法，方法里面去修改结构体的成员变量，go语言面向对象的好处：打包参数、继承、面向接口编程

// 洗衣机
type Washer struct {State  boolPowder int
}// 衣服
type Closes struct {Clean bool
}func (washer *Washer) prepare(closes []*Closes) error {if washer.State == true || washer.Powder <= 0 || len(closes) <= 0 {return errors.New("请确保在关机的状态下加入适量衣物和洗衣粉")}return nil
}func (washer *Washer) wash(closes []*Closes) error {if err := washer.prepare(closes); err != nil {return err}fmt.Println("开机")washer.State = true// 检查是否有脏衣服clean := truefor _, ele := range closes {if ele.Clean == false {clean = falsebreak}}if clean {washer.State = falsereturn errors.New("所有衣服都是干净的，不需要洗")}// 开始洗衣服fmt.Println("注水")fmt.Println("滚动")fmt.Println("关机")washer.State = falsefor _, ele := range closes {ele.Clean = true}return nil
}func (washer *Washer) check(err error, closes []*Closes) {if err != nil {fmt.Printf("洗衣失败:%v\n", err)} else {fmt.Printf("洗干净了%d件衣服\n", len(closes))if washer.State == true {fmt.Println("你忘关洗衣机了")}}
}

2. 构造函数

定义User结构体

type User struct {Name string // ""表示未知Age int // -1表示未知Sex byte // 1男，2女，3未知
}

• u := User{}构造一个空的User，各字段都取相应数据类型的默认值
• up := new(User)构造一个空的User，并返回其指针

自定义构造函数

func NewDefaultUser() *User {return &User{Name: "",Age: -1,Sex: 3,}
}

func NewUser(name string, age int, sex byte) *User {return &User{Name: name,Age: age,Sex: sex,}
}

单例模式，确保在并发的情况下，整个进程里只会创建struct的一个实例

var (sUser *UseruOnce sync.Once
)
func GetUserInstance() *User {// 确保即使在并发的情况下，下面的3行代码在整个go进程里只会被执行一次uOnce.Do(func() {if sUser == nil {sUser = NewDefaultUser()}})return sUser
}// 调用GetUserInstance()得到的是同一个User实例
su1 := GetUserInstance()
su2 := GetUserInstance()
// 修改su1会影响su2

3. 继承与重写

通过嵌入匿名结构体，变相实现“继承”的功能，因为访问匿名成员时可以跳过成员名直接访问它的内部成员

type Plane struct {color string
}
type Bird struct {Plane 
}
bird := Bird {}
bird.Plane.color
bird.color

重写

func (plane Plane) fly() int {return 500
}//重写父类(Plane)的fly方法
func (bird Bird) fly() int {return bird.Plane.fly()+100 // 调用父类的方法
}

正规来讲，Go语言并不支持继承，它只是支持组合

type Plane struct {}
type Car struct{}
// Bird组合了Plane和Car的功能
type Bird struct {Plane Car
}

4. 泛型

在有泛型之前，同样的功能需要为不同的参数类型单独实现一个函数

func add4int(a, b int) int {return a + b
}
func add4float32(a, b float32) float32 {return a + b
}
func add4string(a, b string) string {return a + b
}

使用泛型

type Addable interface{
type int, int8, int16, int32, int64,uint, uint8, uint16, uint32, uint64, uintptr,float32, float64, complex64, complex128,string
}
func add[T Addable](a,b T)T{return a+b
}

在go1.17中泛型默认没有开启，如果想用运行时命令行需要加-gcflags=-G=3，或者设置环境变量export GOFLAGS=“-gcflags=-G=3”，泛型正式版将在go 1.18中发布，但是Go语言之父Rob Pike建议不在Go 1.18的标准库中使用泛型

二、反射

1. 反射介绍

反射就是在运行期间（不是编译期间）探知对象的类型信息和内存结构、更新变量、调用它们的方法

反射的使用场景：

• 函数的参数类型是interface{}，需要在运行时对原始类型进行判断，针对不同的类型采取不同的处理方式。比如json.Marshal(v interface{})
• 在运行时根据某些条件动态决定调用哪个函数，比如根据配置文件执行相应的算子函数

Go标准库里的json序列化就使用了反射

type User struct {Name stringAge intSex byte `json:"gender"`
}
user := User{Name: "钱钟书",Age: 57,Sex: 1,
}
json.Marshal(user) // 返回 {"Name":"钱钟书","Age":57,"gender":1}

反射的弊端：

• 代码难以阅读，难以维护
• 编译期间不能发现类型错误，覆盖测试难度很大，有些bug需要到线上运行很长时间才能发现，可能会造成严重用后果
• 反射性能很差，通常比正常代码慢一到两个数量级。在对性能要求很高，或大量反复调用的代码块里建议不要使用反射

2. 反射的基础数据类型

reflect.Type用于获取类型相关的信息

type Type interface {Method(int) Method // 第i个方法MethodByName(string) (Method, bool) // 根据名称获取方法NumMethod() int // 方法的个数Name() string // 获取结构体名称PkgPath() string // 包路径Size() uintptr // 占用内存的大小String() string // 获取字符串表述Kind() Kind //数据类型Implements(u Type) bool //判断是否实现了某接口AssignableTo(u Type) bool // 能否赋给另外一种类型ConvertibleTo(u Type) bool // 能否转换为另外一种类型Elem() Type // 解析指针Field(i int) StructField // 第i个成员FieldByIndex(index []int) StructField // 根据index路径获取嵌套成员FieldByName(name string) (StructField, bool) // 根据名称获取成员FieldByNameFunc(match func(string) bool) (StructField, bool) // 根据匹配函数匹配需要的字段Len() int // 容器的长度NumIn() int // 输出参数的个数NumOut() int // 返回参数的个数
}

通过reflect.Value获取、修改原始数据类型里的值

type Value struct {// 代表的数据类型typ *rtype// 指向原始数据的指针ptr unsafe.Pointer
}

3. 反射API

3.1 reflect.Type

①如何得到Type

通过TypeOf()得到Type类型

typeI := reflect.TypeOf(1)
typeS := reflect.TypeOf("hello")
fmt.Println(typeI) // int
fmt.Println(typeS) // stringtypeUser := reflect.TypeOf(&common.User{})
fmt.Println(typeUser) // *common.User
fmt.Println(typeUser.Kind()) // ptr
fmt.Println(typeUser.Elem().Kind()) // struct

②指针Type转为非指针Type

typeUser := reflect.TypeOf(&common.User{})
typeUser2 := reflect.TypeOf(common.User{})
assert.IsEqual(typeUser.Elem(), typeUser2)

③获取struct成员变量的信息

typeUser := reflect.TypeOf(common.User{}) // 需要用struct的Type，不能用指针的Type
fieldNum := typeUser.NumField() // 成员变量的个数
for i := 0; i < fieldNum; i++ {field := typeUser.Field(i)fmt.Printf("%d %s offset %d anonymous %t type %s exported %t json tag %s\n", i,field.Name,            // 变量名称field.Offset,          // 相对于结构体首地址的内存偏移量，string类型会占据16个字节field.Anonymous,       // 是否为匿名成员field.Type,            // 数据类型，reflect.Type类型field.IsExported(),    // 包外是否可见（即是否以大写字母开头）field.Tag.Get("json")) // 获取成员变量后面``里面定义的tag
}
fmt.Println()// 可以通过FieldByName获取Field
if nameField, ok := typeUser.FieldByName("Name"); ok {fmt.Printf("Name is exported %t\n", nameField.IsExported())
}
// 也可以根据FieldByIndex获取Field
thirdField := typeUser.FieldByIndex([]int{2}) // 参数是个slice，因为有struct嵌套的情况
fmt.Printf("third field name %s\n", thirdField.Name)

④获取struct成员方法的信息

typeUser := reflect.TypeOf(common.User{})
methodNum := typeUser.NumMethod() // 成员方法的个数，接收者为指针的方法【不】包含在内
for i := 0; i < methodNum; i++ {method := typeUser.Method(i)fmt.Printf("method name:%s ,type:%s, exported:%t\n", method.Name, method.Type, method.IsExported())
}
fmt.Println()typeUser2 := reflect.TypeOf(&common.User{})
methodNum = typeUser2.NumMethod() // 成员方法的个数，接收者为指针或值的方法【都】包含在内，也就是说值实现的方法指针也实现了（反之不成立）
for i := 0; i < methodNum; i++ {method := typeUser2.Method(i)fmt.Printf("method name:%s ,type:%s, exported:%t\n", method.Name, method.Type, method.IsExported())
}

⑤获取函数的信息

func Add(a, b int) int {return a + b
}typeFunc := reflect.TypeOf(Add) // 获取函数类型
fmt.Printf("is function type %t\n", typeFunc.Kind() == reflect.Func)
argInNum := typeFunc.NumIn() // 输入参数的个数
argOutNum := typeFunc.NumOut() // 输出参数的个数
for i := 0; i < argInNum; i++ {argTyp := typeFunc.In(i)fmt.Printf("第%d个输入参数的类型%s\n", i, argTyp)
}
for i := 0; i < argOutNum; i++ {argTyp := typeFunc.Out(i)fmt.Printf("第%d个输出参数的类型%s\n", i, argTyp)
}

⑥判断类型是否实现了某接口

// 通过reflect.TypeOf((*<interface>)(nil)).Elem()获得接口类型，因为People是个接口不能创建实例，所以把nil强制转为*common.People类型
typeOfPeople := reflect.TypeOf((*common.People)(nil)).Elem()
fmt.Printf("typeOfPeople kind is interface %t\n", typeOfPeople.Kind() == reflect.Interface)
t1 := reflect.TypeOf(common.User{})
t2 := reflect.TypeOf(&common.User{})
// 如果值类型实现了接口，则指针类型也实现了接口，反之不成立
fmt.Printf("t1 implements People interface %t\n", t1.Implements(typeOfPeople))

3.2 reflect.Value

①如果获得Value

通过ValueOf()得到Value

iValue := reflect.ValueOf(1)
sValue := reflect.ValueOf("hello")
userPtrValue := reflect.ValueOf(&common.User{Id:     7,Name:   "Ricky",Weight: 60,Height: 1.80,
})
fmt.Println(iValue)       // 1
fmt.Println(sValue)       // hello
fmt.Println(userPtrValue) // &{7 Ricky  60 1.80}

②Value转为Type

iType := iValue.Type()
sType := sValue.Type()
userType := userPtrValue.Type()
// 在Type和相应Value上调用Kind()结果一样的
fmt.Println(iType.Kind() == reflect.Int, iValue.Kind() == reflect.Int, iType.Kind() == iValue.Kind())  
fmt.Println(sType.Kind() == reflect.String, sValue.Kind() == reflect.String, sType.Kind() == sValue.Kind()) 
fmt.Println(userType.Kind() == reflect.Ptr, userPtrValue.Kind() == reflect.Ptr, userType.Kind() == userPtrValue.Kind())

③指针Value和非指针Value互相转换

userValue := userPtrValue.Elem()                    // Elem() 指针Value转为非指针Value
fmt.Println(userValue.Kind(), userPtrValue.Kind())  // struct ptr
userPtrValue3 := userValue.Addr()                   // Addr() 非指针Value转为指针Value
fmt.Println(userValue.Kind(), userPtrValue3.Kind()) // struct ptr

④得到Value对应的原始数据

通过Interface()函数把Value转为interface{}，再从interface{}强制类型转换，转为原始数据类型；或者在Value上直接调用Int()、String()等一步到位

fmt.Printf("origin value iValue is %d %d\n", iValue.Interface().(int), iValue.Int())
fmt.Printf("origin value sValue is %s %s\n", sValue.Interface().(string), sValue.String())
user := userValue.Interface().(common.User)
fmt.Printf("id=%d name=%s weight=%.2f height=%.2f\n", user.Id, user.Name, user.Weight, user.Height)
user2 := userPtrValue.Interface().(*common.User)
fmt.Printf("id=%d name=%s weight=%.2f height=%.2f\n", user2.Id, user2.Name, user2.Weight, user2.Height)

⑤空Value的判断

var i interface{} // 接口没有指向具体的值
v := reflect.ValueOf(i)
fmt.Printf("v持有值 %t, type of v is Invalid %t\n", v.IsValid(), v.Kind() == reflect.Invalid)var user *common.User = nil
v = reflect.ValueOf(user) // Value指向一个nil
if v.IsValid() {fmt.Printf("v持有的值是nil %t\n", v.IsNil()) // 调用IsNil()前先确保IsValid()，否则会panic
}var u common.User // 只声明，里面的值都是0值
v = reflect.ValueOf(u)
if v.IsValid() {fmt.Printf("v持有的值是对应类型的0值 %t\n", v.IsZero()) // 调用IsZero()前先确保IsValid()，否则会panic
}

⑥通过Value修改原始数据的值

var i int = 10
var s string = "hello"
user := common.User{Id:     7,Name:   "Ricky",Weight: 60,Height: 1.80,
}valueI := reflect.ValueOf(&i) // 由于go语言所有函数传的都是值，所以要想修改原来的值就需要传指针
valueS := reflect.ValueOf(&s)
valueUser := reflect.ValueOf(&user)
valueI.Elem().SetInt(8) // 由于valueI对应的原始对象是指针，通过Elem()返回指针指向的对象
valueS.Elem().SetString("golang")
valueUser.Elem().FieldByName("Weight").SetFloat(68.0) // FieldByName()通过Name返回类的成员变量

注意，要想修改原始数据的值，给ValueOf传的必须是指针，而指针Value不能调用Set和FieldByName方法，所以得先通过Elem()转为非指针Value
未导出成员的值不能通过反射进行修改

addrValue := valueUser.Elem().FieldByName("addr")
if addrValue.CanSet() {addrValue.SetString("北京")
} else {fmt.Println("addr是未导出成员，不可Set") // 以小写字母开头的成员相当于是私有成员
}

⑦通过Value修改Slice

users := make([]*common.User, 1, 5) //len=1，cap=5
users[0] = &common.User{Id:     7,Name:   "Ricky",Weight: 60,Height: 1.80,
}sliceValue := reflect.ValueOf(&users) // 准备通过Value修改users，所以传users的地址
// 取得slice的长度
if sliceValue.Elem().Len() > 0 {sliceValue.Elem().Index(0).Elem().FieldByName("Name").SetString("令狐一刀")fmt.Printf("1st user name change to %s\n", users[0].Name)
}

甚至可以修改slice的cap，新的cap必须位于原始的len到cap之间，即只能把cap改小

sliceValue.Elem().SetCap(3)

通过把len改大，可以实现向slice中追加元素的功能

sliceValue.Elem().SetLen(2)
// 调用reflect.Value的Set()函数修改其底层指向的原始数据
sliceValue.Elem().Index(1).Set(reflect.ValueOf(&common.User{Id:     8,Name:   "李达",Weight: 80,Height: 180,
}))
fmt.Printf("2nd user name %s\n", users[1].Name)

⑧修改map

Value.SetMapIndex()函数：往map里添加一个key-value对
Value.MapIndex()函数： 根据Key取出对应的map

u1 := &common.User{Id:     7,Name:   "Ricky",Weight: 60,Height: 1.80,
}
u2 := &common.User{Id:     8,Name:   "Ricky",Weight: 60,Height: 1.80,
}
userMap := make(map[int]*common.User, 5)
userMap[u1.Id] = u1mapValue := reflect.ValueOf(&userMap) // 准备通过Value修改userMap，所以传userMap的地址
mapValue.Elem().SetMapIndex(reflect.ValueOf(u2.Id), reflect.ValueOf(u2)) // SetMapIndex 往map里添加一个key-value对
mapValue.Elem().MapIndex(reflect.ValueOf(u1.Id)).Elem().FieldByName("Name").SetString("令狐一刀") // MapIndex 根据Key取出对应的map
for k, user := range userMap {fmt.Printf("key %d name %s\n", k, user.Name)
}

⑨调用函数

valueFunc := reflect.ValueOf(Add) // 函数也是一种数据类型
typeFunc := reflect.TypeOf(Add)
argNum := typeFunc.NumIn() // 函数输入参数的个数
args := make([]reflect.Value, argNum) // 准备函数的输入参数
for i := 0; i < argNum; i++ {if typeFunc.In(i).Kind() == reflect.Int {args[i] = reflect.ValueOf(3) // 给每一个参数都赋3}
}
sumValue := valueFunc.Call(args) // 返回[]reflect.Value，因为go语言的函数返回可能是一个列表
if typeFunc.Out(0).Kind() == reflect.Int {sum := sumValue[0].Interface().(int) // 从Value转为原始数据类型fmt.Printf("sum=%d\n", sum)
}

⑩调用成员方法

common.User{Id:     7,Name:   "Ricky",Weight: 60,Height: 1.80,
}
valueUser := reflect.ValueOf(&user) // 必须传指针，因为BMI()在定义的时候它是指针的方法
bmiMethod := valueUser.MethodByName("BMI") // MethodByName()通过Name返回类的成员变量
resultValue := bmiMethod.Call([]reflect.Value{}) // 无参数时传一个空的切片
result := resultValue[0].Interface().(float32)
fmt.Printf("bmi=%.2f\n", result)// Think()在定义的时候用的不是指针，valueUser可以用指针也可以不用指针
thinkMethod := valueUser.MethodByName("Think")
thinkMethod.Call([]reflect.Value{})valueUser2 := reflect.ValueOf(user)
thinkMethod = valueUser2.MethodByName("Think")
thinkMethod.Call([]reflect.Value{})

3.3 创建对象

①创建struct

user :=t := reflect.TypeOf(common.User{})
value := reflect.New(t) // 根据reflect.Type创建一个对象，得到该对象的指针，再根据指针提到reflect.Value
value.Elem().FieldByName("Id").SetInt(10)
user := value.Interface().(*common.User) // 把反射类型转成go原始数据类型Call([]reflect.Value{})

②创建slice

var slice []common.User
sliceType := reflect.TypeOf(slice)
sliceValue := reflect.MakeSlice(sliceType, 1, 3)
sliceValue.Index(0).Set(reflect.ValueOf(common.User{Id:     8,Name:   "张三",Weight: 80,Height: 180,
}))
users := sliceValue.Interface().([]common.User)
fmt.Printf("1st user name %s\n", users[0].Name)

③创建map

var userMap map[int]*common.User
mapType := reflect.TypeOf(userMap)
// mapValue:=reflect.MakeMap(mapType)
mapValue := reflect.MakeMapWithSize(mapType, 10)user := &common.User{Id:     7,Name:   "Ricky",Weight: 60,Height: 1.80,
}
key := reflect.ValueOf(user.Id)
mapValue.SetMapIndex(key, reflect.ValueOf(user)) // SetMapIndex 往map里添加一个key-value对
mapValue.MapIndex(key).Elem().FieldByName("Name").SetString("令狐一刀") // MapIndex 根据Key取出对应的map
userMap = mapValue.Interface().(map[int]*common.User)
fmt.Printf("user name %s %s\n", userMap[7].Name, user.Name)

reflect包里除了MakeSlice()和MakeMap()，还有MakeChan()和MakeFunc()

4. 自行实现json序列化

所谓序列化即把struct实例转为string，比如定义了User和Book两个struct

type User struct {Name stringAge intSex byte `json:"gender"`
}
type Book struct {ISBN string `json:"isbn"`Author User `json:"author"`Keywords []string `json:"kws"`
}

Book的实例序列化后为

{"isbn": "4243547567","author": {"Name": "钱钟书","Age": 57,"gender": 1},"kws": ["爱情", "民国", "留学"]
}

序列化实现思路：

• 从内向外、从简单到复杂地考虑序列化问题
  • 如果要序列化一个int、float、string，很简单
  • 如果要序列化一个slice，则在第1步的基础上用[]括起来
  • 如果要序列化一个struct，FieldName直接打印出来，FieldValue的序列化可以参考第1、2步
  • 如果struct内部还嵌套了struct，则递归调用第3步
• 通过反射解析struct，得到json key和struct FieldName的对应关系
• 如果FieldValue是基本的值类型，则通过反射给FieldValue赋值很简单
• 如果FieldValue是slice类型，则需要通过反射先创建一个slice，再给slice里的每个元素赋值
• 如果FieldValue是是内嵌struct，则递归调用反序列化函数，给FieldValue赋值
• 如果FieldValue是是内嵌struct指针，则需要创建内嵌struct对应的实例（申请内存空间），再递归调用反序列化函数，给FieldValue赋值