• Go学习第十二章——Go反射与TCP编程

    Go反射与TCP编程

    1 反射

    1.1 基本介绍

    **反射：**在编译时静态类型语言中实现动态特性的一种机制。

    Go语言通过反射提供了一种在运行时检查类型和访问类型成员的能力，它可以在不知道具体类型的情况下，动态地获取和修改变量的值、调用方法等。

    1. 反射可以咋子运行时动态获取变量的各种信息，比如：变量的类型，类别
    2. 如果是结构体遍历，还可以获取到结构体本身的信息（包括结构体的字段、方法）
    3. 通过反射，可以修改变量的值，可以调用关联的方法。
    4. 使用反射，需要 import (“reflect”)

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    使用场景：

    1. JSON序列化和反序列化：根据结构体的字段和标签信息，通过反射可以动态地进行JSON的序列化和反序列化。
    2. ORM框架：通过反射可以解析结构体字段和数据库表的映射关系，实现自动化的ORM操作。
    3. 动态调用函数和方法：通过反射可以根据函数或方法的名称动态地进行调用。
    4. 接口的实现判断：通过反射可以判断一个类型是否实现了某个接口，从而在运行时动态地处理接口类型。
    5. 插件系统：通过反射可以在运行时动态加载和执行插件功能。
    1.2 快速入门

    反射中重要的函数

    1. reflect.TypeOf(变量名)，获取变量的类型，返回reflect.Type类型
    2. reflect.ValueOf(变量名)，获取变量的值，返回reflect.Value类型。reflect.Value 是一个结构体类型。

    注意：变量、interface{} 和 reflect.Value是可以相互转换的，这点在实际开发中，会经常使用到。

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    1. 变量 转 interface{}
    var name string = "John"
var i interface{} = name
fmt.Printf("%T %v\n", i, i) // 输出: string John

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    1. interface{} 转 变量
    var j interface{} = "Tom"
var name2 string
name2, ok := j.(string)
if ok {
	fmt.Printf("%T %v\n", name2, name2) // 输出: string Tom
} else {
	fmt.Println("conversion failed")
}

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    1. reflect.Value 转变量

    函数：func ValueOf(i interface{}) Value

    作用：ValueOf返回一个初始化为 i 接口保管的具体值的Value，ValueOf(nil)返回Value零值。

    var age int = 42
value := reflect.ValueOf(age)
valueInt := value.Interface()
age2, ok := valueInt.(int)
if ok {
	fmt.Printf("%T %v\n", age2, age2) // 输出: int 42
} else {
	fmt.Println("conversion failed")
}

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    详细讲解一下：

    • 首先定义了一个 age 变量，类型为 int，并赋值为 42。接下来使用 reflect.ValueOf() 函数将 age 转换为 reflect.Value 类型，并将结果赋值给变量 value。

    • reflect.Value 是反射库 reflect 提供的一个类型，用于存储和操作变量的信息。它包含了变量的值以及其相关的类型信息。

    • 为了能够方便地对变量进行操作，我们可以通过 reflect.Value 调用其 Interface() 方法，将其转换为 interface{} 类型的变量。这样就可以得到原本变量的值，只不过类型变为了 interface{}。将结果赋值给变量 valueInt。

    1. 变量 转 reflect.Value
    var score float32 = 98.5
value2 := reflect.ValueOf(score)
fmt.Printf("%T %v\n", value2, value2) // 输出: reflect.Value

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    1. reflect.Value 转 interface{}
    var flag bool = true
value3 := reflect.ValueOf(flag)
valueInterface := value3.Interface()
flag2, ok := valueInterface.(bool)
if ok {
	fmt.Printf("%T %v\n", flag2, flag2) // 输出: bool true
} else {
	fmt.Println("conversion failed")
}

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    1. 结构体 转 Interface{}, reflect.Value
    type Student struct {
    Name  string
    Age   int
    score float64
}

func main() {
    stu := Student{"Tom", 22, 88.4}

    // 结构体 转 interface{}
    var i interface{} = stu
    fmt.Printf("i的类型：%T ，值：%v\n", i, i)

    // 结构体 转 reflect.Value
    value := reflect.ValueOf(stu)
    fmt.Printf("value的类型：%T ，值：%v\n", value, value) 
    
    // reflect.Value 转 结构体
    valueInterface := value.Interface()
    // 断言，看看是否转换成功
    flag1, ok := valueInterface.(Student)
    if ok {
       fmt.Printf("flag1的类型：%T ，值：%v\n", flag1, flag1) 
    } else {
       fmt.Println("conversion failed")
    }
}

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    输出结果：

    i的类型：main.Student ，值：{Tom 22 88.4}
value的类型：reflect.Value ，值：{Tom 22 88.4}
flag1的类型：main.Student ，值：{Tom 22 88.4}

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    1.3 注意事项和细节说明

    补充：

    常量介绍

    1. 常量使用const 修饰
    2. 常量在定义的时候，必须初始化
    3. 常量不能修改
    4. 常量只能修饰bool、数值类型（int， float系列）、string类型
    5. 语法：const identifier [type] = value
    6. 举例说明：
    • const name = “tom” // ok
    • const tax float64 = 0.8 // ok
    • const a int // error
    • const b = 9 / 3 // ok
    • const c = getVal() // err

    1. 注意事项：

      1. Golang 中 没有常量名必须字母大写的规范，比如：TAX_RATE等

      2. 常量仍然通过首字母的大小写来控制常量的访问范围。

    反射的注意事项：

    1. reflect.Value.Kind，获取变量的类别，返回的是一个常量。

      方法：func (k Kind) String() string

      func main() {
	stu := Student{"Tom", 18, 88.1}
	stuType := reflect.TypeOf(stu)
	kind := stuType.Kind()
	fmt.Println("kind=", kind) // 输出：kind= struct
}

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    2. Type是类型，Kind是类别，Type 和 Kind 可能是相同的，也可能是不同的。

    比如：var num int = 10，num的Type是int，Kind也是int

    比如：var stu Student stu的Type是 包名.Student，Kind是struct

    1. 通过反射可以让变量在interface[]和Reflect.Value之间相互转换

    2. 使用反射的方式来获取变量的值（并返回对应的类型），要求数据类型匹配，比如 x 是 int，那么就应该使用reflect.Value(x).Int()，而不能使用其他的，否则报panic。

    3. 通过反射来修改变量，注意当使用SetXxx方法来设置需要通过对应的指针类型来完成，这样才能改变传入的变量的值，同时需要使用到reflect.Value.Elem()方法。

    方法：func (v Value) Elem() Value

    作用:Elem返回v持有的接口保管的值的Value封装，或者v持有的指针指向的值的Value封装。如果v的Kind不是Interface或Ptr会panic；如果v持有的值为nil，会返回Value零值。

    func reflect01(i interface{}) {
	// 2. 获取到reflect.Value
	rVal := reflect.ValueOf(i)
	// 看看 rVal的Kind是啥
	fmt.Printf("rVal kind=%v\n", rVal.Kind())
	// 3.通过这里直接设置，下面num的值
	// rVal.SetInt(20) // 报错，这里的rVal是个指针
	rVal.Elem().SetInt(20) // 成功
}
func main() {
	var num int = 10
	reflect01(&num)
	fmt.Println("num=", num)
}

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    1.4 最佳实践

    案例：使用反射来遍历结构体的字段，调用结构体的方法，并获取结构体标签的值。

    //定义了一个Monster结构体
type Monster struct {
    Name  string `json:"name"`
    Age   int `json:"monster_age"`
    Score float32 `json:"成绩"`
    Sex   string
    
}

//方法，返回两个数的和
func (s Monster) GetSum(n1, n2 int) int {
    return n1 + n2
}
//方法， 接收四个值，给s赋值
func (s Monster) Set(name string, age int, score float32, sex string) {
    s.Name = name
    s.Age = age
    s.Score = score
    s.Sex = sex
}

//方法，显示s的值
func (s Monster) Print() {
    fmt.Println("---start~----")
    fmt.Println(s)
    fmt.Println("---end~----")
}
func TestStruct(a interface{}) {
    //获取reflect.Type 类型
    typ := reflect.TypeOf(a)
    //获取reflect.Value 类型
    val := reflect.ValueOf(a)
    //获取到a对应的类别
    kd := val.Kind()
    //如果传入的不是struct，就退出
    if kd !=  reflect.Struct {
       fmt.Println("expect struct")
       return
    }

    //获取到该结构体有几个字段
    num := val.NumField()

    fmt.Printf("struct has %d fields\n", num) //4
    //变量结构体的所有字段
    for i := 0; i < num; i++ {
       fmt.Printf("Field %d: 值为=%v\n", i, val.Field(i))
       //获取到struct标签, 注意需要通过reflect.Type来获取tag标签的值
       tagVal := typ.Field(i).Tag.Get("json")
       //如果该字段于tag标签就显示，否则就不显示
       if tagVal != "" {
          fmt.Printf("Field %d: tag为=%v\n", i, tagVal)
       }
    }
    
    //获取到该结构体有多少个方法
    numOfMethod := val.NumMethod()
    fmt.Printf("struct has %d methods\n", numOfMethod)
    
    //var params []reflect.Value
    //方法的排序默认是按照 函数名的排序（ASCII码）
    val.Method(1).Call(nil) //获取到第二个方法。调用它

    
    //调用结构体的第1个方法Method(0)
    var params []reflect.Value  //声明了 []reflect.Value
    params = append(params, reflect.ValueOf(10))
    params = append(params, reflect.ValueOf(40))
    res := val.Method(0).Call(params) //传入的参数是 []reflect.Value, 返回[]reflect.Value
    fmt.Println("res=", res[0].Int()) //返回结果, 返回的结果是 []reflect.Value*/

}
func main() {
    //创建了一个Monster实例
    var a Monster = Monster{
       Name:  "黄鼠狼精",
       Age:   400,
       Score: 30.8,
    }
    //将Monster实例传递给TestStruct函数
    TestStruct(a)  
}

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    输出结果：

    struct has 4 fields
Field 0: 值为=黄鼠狼精
Field 0: tag为=name
Field 1: 值为=400
Field 1: tag为=monster_age
Field 2: 值为=30.8
Field 2: tag为=成绩
Field 3: 值为=
struct has 3 methods
---start~----
{黄鼠狼精 400 30.8 }
---end~----
res= 50

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    过程并不复杂，主要的是TetsSturct函数里面的内容，就是徐徐渐进，直到获得对应的值。

    2 Tcp Socket编程

    这里需要前置知识，计算机网络部分的知识，如果没有，建议去好好看一下，再往下学~~

    2.1 基本介绍

    image-20231027165335796

    服务端处理流程：

    1. 监听端口 8888
    2. 接收客户端的tcp链接，简历客户端和服务端的链接
    3. 创建goroutine，处理该链接的请求（通常客户端会通过链接发送请求包）

    客户端处理流程：

    1. 建立与服务端的链接
    2. 发送请求数据[终端]，接收服务器端返回的结果数据
    3. 关闭链接

    简单的程序示意图：

    image-20231027165924840

    2.2 入门案例

    服务器端功能：

    1. 编写一个服务器程序，在8888端口监听
    2. 可以和多个客户端创建链接
    3. 链接成功后，客户端可以发送数据，服务器端接受数据，并显示在终端上。
    4. 先使用telnet来测试，然后编写客户端程序来测试。

    **官方文档：**https://studygolang.com/pkgdoc

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    入门案例代码里的一些包，结构体，函数等提前预告：

    Listener是一个用于面向流的网络协议的公用的网络监听器接口。多个线程可能会同时调用一个Listener的方法。

    type Listener interface {
    // Addr返回该接口的网络地址
    Addr() Addr
    // Accept等待并返回下一个连接到该接口的连接
    Accept() (c Conn, err error)
    // Close关闭该接口，并使任何阻塞的Accept操作都会不再阻塞并返回错误。
    Close() error
}

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    **函数：**func Listen(net, laddr string) (Listener, error)

    **作用：**返回在一个本地网络地址laddr上监听的Listener。网络类型参数net必须是面向流的网络：

    “tcp”、“tcp4”、“tcp6”、“unix"或"unixpacket”。参见Dial函数获取laddr的语法。

    Conn接口代表通用的面向流的网络连接。多个线程可能会同时调用同一个Conn的方法。

    type Conn interface {
    // Read从连接中读取数据
    // Read方法可能会在超过某个固定时间限制后超时返回错误，该错误的Timeout()方法返回真
    Read(b []byte) (n int, err error)
    // Write从连接中写入数据
    // Write方法可能会在超过某个固定时间限制后超时返回错误，该错误的Timeout()方法返回真
    Write(b []byte) (n int, err error)
    // Close方法关闭该连接
    // 并会导致任何阻塞中的Read或Write方法不再阻塞并返回错误
    Close() error
    // 返回本地网络地址
    LocalAddr() Addr
    // 返回远端网络地址
    RemoteAddr() Addr
    // 设定该连接的读写deadline，等价于同时调用SetReadDeadline和SetWriteDeadline
    // deadline是一个绝对时间，超过该时间后I/O操作就会直接因超时失败返回而不会阻塞
    // deadline对之后的所有I/O操作都起效，而不仅仅是下一次的读或写操作
    // 参数t为零值表示不设置期限
    SetDeadline(t time.Time) error
    // 设定该连接的读操作deadline，参数t为零值表示不设置期限
    SetReadDeadline(t time.Time) error
    // 设定该连接的写操作deadline，参数t为零值表示不设置期限
    // 即使写入超时，返回值n也可能>0，说明成功写入了部分数据
    SetWriteDeadline(t time.Time) error
}

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    **函数：**func Dial(network, address string) (Conn, error)

    **作用：**在网络network上连接地址address，并返回一个Conn接口。可用的网络类型有：

    “tcp”、“tcp4”、“tcp6”、“udp”、“udp4”、“udp6”、“ip”、“ip4”、“ip6”、“unix”、“unixgram”、“unixpacket”

    对TCP和UDP网络，地址格式是host:port或[host]:port，参见函数JoinHostPort和SplitHostPort。

    2.3 服务器监听

    我们想写一个服务器来监听

    创建一个server.go文件，作为服务器，简单写一下服务器的监听功能

    func main() {

    fmt.Println("服务器开始监听。。。")
    // net.Listen("tcp", "0.0.0.0:8888")
    // 1. tcp 表示使用网络协议是tcp
    // 2. 0.0.0.0:8888 表示在本地监听 8888端口
    listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:8888")
    if err != nil {
       fmt.Println("listen err=", err)
       return
    }
    defer listen.Close() // 延时关闭listen

    // 循环等带客户端来连接我
    for {
       // 等待客户端连接
       fmt.Println("等待客户端来连接。。。")
       // Accept等待并返回下一个链接到该接口的连接
       conn, err := listen.Accept()
       if err != nil {
          // 连接失败
          fmt.Println("Accept() err=", err)
       } else {
          // 连接成功
          fmt.Printf("Accept() suc con=%v\n", conn)
       }
       // 这里准备起一个协程，为客户端服务
    }
}

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    1. 使用net.Listen()函数创建一个监听器，监听0.0.0.0:8888地址。错误处理会打印出错误信息并返回。

    2. 使用defer关键字延迟关闭监听器。**注意：**一定要关闭，不然会一直占用资源。

    3. 进入无限循环，等待客户端的连接。在每次循环中，使用listen.Accept()函数接受客户端的连接请求。如果连接成功，则会打印连接信息。如果出现错误，则会打印错误信息。

    测试一下：

    使用telnet，可以测试这个服务器能不能监听，telnet需要下载，网上有教程，去搜搜

    我们运行这个server.go，下面会显示：

    服务器开始监听。。。
等待客户端来连接。。。

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    然后，cmd，打开命令行，输入：telnet 127.0.0.1 8888，就会进入telnet，然后我们看一下server.go

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    从命令行就可以看出，连接成功过~~

    2.4 服务器接受客户端消息

    上一节，我们测试是否能够连接，下面我们写个客户端发送消息给服务器

    创建client文件夹作为客户端，然后创建client.go文件

    func main() {
    conn, err := net.Dial("tcp", "127.0.0.1:8888")
    if err != nil {
       fmt.Println("client dial err=", err)
       return 
    }
    //功能一：客户端可以发送单行数据，然后就退出
    reader := bufio.NewReader(os.Stdin) //os.Stdin 代表标准输入[终端]

    for {

       //从终端读取一行用户输入，并准备发送给服务器
       line, err := reader.ReadString('\n')
       if err != nil {
          fmt.Println("readString err=", err)
       }
       //如果用户输入的是 exit就退出
       line = strings.Trim(line, " \r\n")
       if line == "exit" {
          fmt.Println("客户端退出..")
          break
       }

       //再将line 发送给 服务器
       _, err = conn.Write([]byte(line + "\n"))
       if err != nil {
          fmt.Println("conn.Write err=", err)    
       }
    }
}

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    然后客户端写完之后，我们去server里写协程：

    func process(conn net.Conn) {

    //这里我们循环的接收客户端发送的数据
    defer conn.Close() //关闭conn

    for {
       //创建一个新的切片
       buf := make([]byte, 1024)
       //conn.Read(buf)
       //1. 等待客户端通过conn发送信息
       //2. 如果客户端没有wrtie[发送]，那么协程就阻塞在这里
       //fmt.Printf("服务器在等待客户端%s 发送信息\n", conn.RemoteAddr().String())
       n, err := conn.Read(buf) //从conn读取
       if err != nil {

          fmt.Printf("客户端退出 err=%v", err)
          return //!!!
       }
       //3. 显示客户端发送的内容到服务器的终端
       fmt.Print(string(buf[:n]))
    }
}

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    这样就写好啦！！~~

    下一步，我们先运行server，再运行client，测试一下~

    image-20231027174118616

    然后，我们下面client输入hello world

    image-20231027174232077

    并且还能退出，在终端输入exit退出

    image-20231027174340002

    完美~~~~

    这样就Go学习基础快速入门就基本完成啦！！！！后面将会学习与MySQL的连接和Redis的连接，冲冲冲！！！

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/Hai_Helloyou/article/details/134081349