Golang 动态脚本调研(golang 调用动态库)

一、技术背景 1.1 程序的动态链接技术 在实际开发过程中，我们经常需要动态地更新程序的功能，或者在不变更程序主体文件的情况下添加或者更新程序模块。 1.1.1 动态链接库 首先最常见的是windows平台所支持的动态链接库（Dynamic Link Library），一般后缀名为.dll 。其优势 ... 一、技术背景1.1 程序的动态链接技术

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在实际开发过程中，我们经常需要动态地更新程序的功能，或者在不变更程序主体文件的情况下添加或者更新程序模块。

1.1.1 动态链接库

首先最常见的是windows平台所支持的动态链接库（Dynamic Link Library），一般后缀名为.dll 。其优势非常明显：

多个程序可以共享代码和数据。即多个程序加载同一个DLL文件。可以自然地将程序划分为若干个模块。每个模块输出为单独的DLL文件，由主程序加载执行。跨语言调用。由于DLL文件是语言无关的，一个DLL文件可以被多种编程语言加载执行。便于更新。在程序更新过程中，仅更新对应模块的DLL文件即可，无需重新部署整个程序。为热更新提供技术可能性。动态链接库可以通过编程手段实现加载和卸载，以此可以支持不重启程序的情况下更新模块。为程序提供编程接口。可以将自己程序的调用接口封装为DLL文件，供其他程序调用。1.1.2 动态共享对象

在Linux平台，此项技术名为动态共享对象（dynamic shared objects），常见后缀名为.so 。

动态共享对象除了上述“动态链接库”的优势之外，也能解决由于Linux的开放性带来的底层接口兼容问题。即通过动态共享对象封装操作系统底层接口，对外提供统一的调用接口，以供上层应用程序调用。相当于提供了一层兼容层。

1.1.3 非编译语言的动态技术

非编译语言，由于本身是通过源代码发布，所以实现动态加载程序模块或者更新模块，直接修改源代码即可。思路简单且容易实现。

1.2 Golang 的动态技术

Golang作为编译型的开发语言，本身并不支持通过源代码实现动态加载和更新。但Golang官方提供了Plugin技术，实现动态加载。

通过在编译时添加参数，将Go程序编译为 Plugin：

go build -buildmode=plugin

但是此技术在当前版本（1.19）局限性非常大。通过其文档 https://pkg.go.dev/plugin 可知：

平台限制，目前仅支持：Linux, FreeBSD 和 macOS卸载限制，仅支持动态加载，不支持动态卸载。不提供统一接口，只能通过反射处理Plugin内部的属性和函数。

并且上述问题，Golang官方并不打算解决……

二、Golang 的第三方解释器（Yaegi）

解释器一般只存在于脚本语言中，但是Traefik为了实现动态加载的插件功能，开发了一个Golang的解释器。提供了在运行时直接执行Golang源代码的能力。

参考项目：https://github.com/traefik/yaegi

2.1 使用场景

yaegi 项目官方推荐三种场景：

内嵌解释器动态扩展框架命令行解释器

并且官方针对上述三种场景，均给出了相应的示例：

2.1.1 内嵌解释器package mainimport ( "github.com/traefik/yaegi/interp" "github.com/traefik/yaegi/stdlib")func main() { i := interp.New(interp.Options{}) i.Use(stdlib.Symbols) _, err := i.Eval(`import "fmt"`) if err != nil { panic(err) } _, err = i.Eval(`fmt.Println("Hello Yaegi")`) if err != nil { panic(err) }}2.1.2 动态扩展框架package mainimport "github.com/traefik/yaegi/interp"const src = `package foofunc Bar(s string) string { return s + "-Foo" }`func main() { i := interp.New(interp.Options{}) _, err := i.Eval(src) if err != nil { panic(err) } v, err := i.Eval("foo.Bar") if err != nil { panic(err) } bar := v.Interface().(func(string) string) r := bar("Kung") println(r)}2.1.3 命令行解释器

Yaegi提供了一个命令行工具，实现了 读取-执行-显示 的循环。

$ yaegi> 1 + 23> import "fmt"> fmt.Println("Hello World")Hello World>2.2 数据交互

数据交互方式比较多，需要注意的是从解释器内部返回的数据都是 reflect.Value 类型，获取其实际的值需要类型转换。

2.2.1 数据输入

可以有（但不限于）下述四种方法：

通过 os.Args 传入数据通过 环境变量 传入数据通过 赋值语句 传入数据通过 函数调用 传入数据

下面是我自己写的代码示例：

package mainimport ("fmt""github.com/traefik/yaegi/interp""github.com/traefik/yaegi/stdlib")func main() {{ // 通过 os.Args 传入数据i := interp.New(interp.Options{Args: []string{"666"},})i.Use(stdlib.Symbols)i.Eval(`import "fmt"`)i.Eval(`import "os"`)i.Eval(`fmt.Printf("os.Args[0] --- %s\n", os.Args[0])`) // os.Args[0] --- 666}{ // 通过 环境变量 传入数据i := interp.New(interp.Options{Env: []string{"inputEnv=666"},})i.Use(stdlib.Symbols)i.Eval(`import "fmt"`)i.Eval(`import "os"`)i.Eval(`fmt.Printf("os.Getenv(\"inputEnv\") --- %s\n", os.Getenv("inputEnv"))`) // os.Getenv("inputEnv") --- 666}{ // 执行赋值语句传入数据i := interp.New(interp.Options{})i.Use(stdlib.Symbols)i.Eval(`import "fmt"`)i.Eval(fmt.Sprintf("inputVar:=\"%s\"", "666"))i.Eval(`fmt.Printf("inputVar --- %s\n", inputVar)`) // inputVar --- 666} { // 通过函数调用传递i := interp.New(interp.Options{})i.Use(stdlib.Symbols)i.Eval(`import "fmt"`)i.Eval(`var data map[string]interface{}`)i.Eval(`func SetData(d map[string]interface{}){ data = d }`)f, _ := i.Eval("SetData")fun := f.Interface().(func(map[string]interface{}))fun(map[string]interface{}{"data01": 666,})i.Eval(`fmt.Printf("SetData --- %d\n", data["data01"])`) // SetData --- 666}}2.1.2 数据输出

从解释器获取数据，实际上是获取全局变量的值，可以通过下述方法：

Eval 方法直接获取通过函数调用获取Global 方法获取所有全局变量package mainimport ("fmt""github.com/traefik/yaegi/interp""github.com/traefik/yaegi/stdlib")func main() {{ // 通过 Eval 直接获取i := interp.New(interp.Options{})i.Use(stdlib.Symbols)i.Eval(`data := 666`)v, _ := i.Eval("data")value := v.Interface().(int)fmt.Printf("data = %d\n", value) // data = 666} { // 通过函数返回值获取i := interp.New(interp.Options{})i.Use(stdlib.Symbols)i.Eval(`data := 666`)i.Eval(`func GetData() int {return data}`)f, _ := i.Eval("GetData")fun := f.Interface().(func() int)fmt.Printf("data = %d\n", fun()) // data = 666}{ // 通过 Eval 直接获取i := interp.New(interp.Options{})i.Use(stdlib.Symbols)i.Eval(`dataInt := 666`)i.Eval(`dataStr := "666"`)for name, v := range i.Globals() {value := v.Interface()switch value.(type) {case int:fmt.Printf("%s = %d\n", name, value) // dataInt = 666case string:fmt.Printf("%s = %s\n", name, value) // dataStr = 666}}}}三、实现原理

就解释器的实现原理，各个语言都大差不差。Golang由于其强大的基础库，直接提供了构建抽象语法树（Abstract Syntax Tree）的能力。基于抽象语法树实现脚本解释器，就容易很多。

3.1 AST - 抽象语法树

https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/%E6%8A%BD%E8%B1%A1%E8%AA%9E%E6%B3%95%E6%A8%B9

在计算机科学中，抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST），或简称语法树（Syntax tree），是源代码语法结构的一种抽象表示。它以树状的形式表现编程语言的语法结构，树上的每个节点都表示源代码中的一种结构。

Golang 通过 go/ast 包（https://pkg.go.dev/go/ast），提供抽象语法树相关能力。

3.1.1 抽象语法树示例

我们取Golang语法的子集进行示例：一个简单的条件表达式

`A!=1 && (B>1 || (C<1 && A>2))`

抽象语法树长这样：

0 *ast.BinaryExpr { 1 . X: *ast.BinaryExpr { 2 . . X: *ast.Ident { 3 . . . NamePos: - 4 . . . Name: "A" 5 . . } 6 . . OpPos: - 7 . . Op: != 8 . . Y: *ast.BasicLit { 9 . . . ValuePos: - 10 . . . Kind: INT 11 . . . Value: "1" 12 . . } 13 . } 14 . OpPos: - 15 . Op: && 16 . Y: *ast.ParenExpr { 17 . . Lparen: - 18 . . X: *ast.BinaryExpr { 19 . . . X: *ast.BinaryExpr { 20 . . . . X: *ast.Ident { 21 . . . . . NamePos: - 22 . . . . . Name: "B" 23 . . . . } 24 . . . . OpPos: - 25 . . . . Op: > 26 . . . . Y: *ast.BasicLit { 27 . . . . . ValuePos: - 28 . . . . . Kind: INT 29 . . . . . Value: "1" 30 . . . . } 31 . . . } 32 . . . OpPos: - 33 . . . Op: || 34 . . . Y: *ast.ParenExpr { 35 . . . . Lparen: - 36 . . . . X: *ast.BinaryExpr { 37 . . . . . X: *ast.BinaryExpr { 38 . . . . . . X: *ast.Ident { 39 . . . . . . . NamePos: - 40 . . . . . . . Name: "C" 41 . . . . . . } 42 . . . . . . OpPos: - 43 . . . . . . Op: < 44 . . . . . . Y: *ast.BasicLit { 45 . . . . . . . ValuePos: - 46 . . . . . . . Kind: INT 47 . . . . . . . Value: "1" 48 . . . . . . } 49 . . . . . } 50 . . . . . OpPos: - 51 . . . . . Op: && 52 . . . . . Y: *ast.BinaryExpr { 53 . . . . . . X: *ast.Ident { 54 . . . . . . . NamePos: - 55 . . . . . . . Name: "A" 56 . . . . . . } 57 . . . . . . OpPos: - 58 . . . . . . Op: > 59 . . . . . . Y: *ast.BasicLit { 60 . . . . . . . ValuePos: - 61 . . . . . . . Kind: INT 62 . . . . . . . Value: "2" 63 . . . . . . } 64 . . . . . } 65 . . . . } 66 . . . . Rparen: - 67 . . . } 68 . . } 69 . . Rparen: - 70 . } 71 }

图形表示：

3.1.2 执行抽象语法树

简要说明一下如果要执行抽象语法树，应该怎么做：

执行过程与程序执行过程相似。先遍历