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点球大战世界杯

Golang io标准库

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1、常用接口

io包为I/O提供了原语的基本接口。他的主要工作是将这些原语的现有实现

在io包中最重要的两个接口:ReaderWriter接口。只要满足这个两个接口，他就是可以使用IO包的功能。

1.1Reader接口

Reader接口的定义：

type Reader interface {

Read(p []byte) (n int,err error)

}

官网文档说明：

Read将len(p)字节读取到p中。它返回读取的直接数n,（0<=n<=len(p)）以及任何遇到的嗯错误。即使Read返回的n

当Read在成功读取n>0个字节后遇到一个错误或EOF(end-of-file),它会返回读取的字节数。他可能会同时在本次的调用中返回一个non-nil错误，或在下一次的调用中返回这个错误（且n为0）。

调用者在考虑错误之前应当首先处理返回的数据。这样做可以正确地处理在读取一些字节后产生的I/O错误，同时允许EOF的出现。

根据Go语言中关于接口和满足了接口的类型和定义，Reader接口方法集只包含一个Read方法，因此，所有实现了Read方法的类型都满足io.Reader接口，也就是说，在所有需要io.Reader的地方，可以传递实现Read()方法的类型的实例。

接口示例用法：

func ReadFrom(reader io.Reader,num int) ([]byte,error) {

p:=make([]byte，num)

n,err:=reader.Read(p)

if n > 0 {

return p[:n]

}

return p,err

}

ReadFrom函数将io.Reader作为参数，也就是说，ReadFrom可以从任意的地方读取数据，只要来源实现了io.Reader接口。

从标准输入、文件、字符串读取数据

示例：

//从标准输入读取

data,err = ReadFrom(os.Stdin,11)

//从普通文件读取，其中file是os.File的实例

data,err = ReadFrom(file,9)

//从字符床读取

data,err = ReadFrom(strings.NewReader("from string"),12)

io.EOF变量的定义：var EOF= errors.New("EOF"),是error类型。根据reader接口的说明，在n>0且数据被读完了的情况下，当返回的error有可能是EOF也有可能是nil.

1.2 Writer接口

writer接口定义：

type Writer interface {

Write(p []byte) (n int,err error)

}

官方文档接口方法说明：

Write将len(p)个字节从p中写入到基本数据流中。它返回从p中被写入的字节数n(0<=n<=len(p)) 以及任何遇到的引起写入提前停止的错误。若Write返回的n

同样的，所有实现了Write方法的类型都实现了io.Writer接口。

在上个示例中，自己实现了一个函数接收一个io.Reader类型的参数。这里，通过标准库示例学习。

在fmt标准库中，有一组函数：Fprint/Fprintf/Fprintln,他们接收一个io.Writer类型的参数（第一个参数），也就是说他们将数据格式化输出到io.Writer中。那么，调用这组函数时，该如何传递这个参数呢？

以fmt.Fprintln为例，同时看下fmt.Println函数源码。

func Println(a ...interface{}) (n int, err error) {

return Fpringln(os.Stdout,a...)

}

很显然，fmt.Println会将内容输出到标准输出中。

实现了io.Reader接口或io.Write接口的类型

标准库中有哪些类型实现了io.Reader或io.Writer接口？

通过上面的示例，可以知道，os.File同时实现了这两个接口。还可以看到os.Stdin/os.Stdout这样的代码，他们似乎分别实现了io.Reader/io.Writer接口。

实际上在os包中有这样的代码：

var (

Stdin = NewFile(uinptr(syscall.Stdin),"/dev/stdin")

Stdout = NewFile(uinptr(syscall.Stdout),"/dev/stdout")

Stderr = NewFile(uinptr(syscall.Stderr),"/dev/stderr")

)

也就是说，Stdin/Stdout/Stderr只是三个特殊的文件类型的标识（都是os.file的实例），自然也实现了io.Reader和io.Writer。

目前，Go文档中还没有直接列出实现了某个接口的所有类型。不过，可以通过查看标准库文档，列出实现io.Reader或io.Writer接口的类型（导出的类型）：

os.File同时实现了io.Reader和io.Writer

strings.Reader实现了io.Reader

bufio.Reader/Writer分别实现了io.Reader和io.Writer

bytes.Buffer同时实现了io.Reader和io.Writer

bytes.Reader实现了io.Reader

compress/gzip.Reader/Writer分别实现了io.Reader和io.Writer

crypto/cipher.StreamReader/StreamWriter分别实现了io.Reader和io.Writer

crypro/tls.Conn同时实现了io.Reader和io.Writer

encoding/csvReader/Writer分别实现了io.Reader和io.Writer

mime/multipart。Part实现了io.Reader

net/conn分别实现了io.Reader和io.Writer（Conn接口定义了Read/Write）

除此之外，io本身也有这两个接口的实现类型：

实现了Reader的类型：LimitReader、PipeReader、SectionReader

实现了Writer的类型：PipeWriter

以上类型中，常用的类型有：os.File、strings.Reader、bufio.Reader/Writer、bytes.Buffer、bytes.Reader

1.3 ReaderAt和WriterAt接口

ReaderAt接口定义：

type ReaderAt interface {

ReadAt(p []byte,off int64) (n int,err error)

}

官方文档接口说明：

ReadAt从基本输入源的偏移量off处开始，将len(p)个字节读取到P中。它返回读取的字节数n(0<=n<=len(p))以及任何遇到的错误。

当ReadAt返回的n

即使ReadAt返回的n

若n=len(p)个字节从输入源的结尾处由ReadAt返回，Read可能返回err==EOF或者err==nil。

若ReadAt携带一个偏移量从输入源读取，ReadAt应当既不影响偏移量也不被它所影响。可对相同的输入源并行执行ReadAt调用。

课件，ReaderAt接口使得可以从指定偏移量处开始读取数据。

示例代码：

reader := strings.NewReader("Go中国北京")

p:=make([]byte,6)

n,err := reader.ReadAt(p,2)

if err != nil {

panic(err)

}

fmt.Printf("%s,%d\n",p,n)

output>>>

中国,6

WriteAt接口定义：

type WriterAt interface {

WriteAt(p []byte,off int64) (n int,err error)

}

官方文档说明：

WriteAt从p中将len(p)个字节写入到偏移量off处的基本数据流中。它返回从p中被写入的字节数n(0<=n<=len(p))以及遇到的引起写入提前停止的错误。若WriteAt返回的n

若WriteAt携带一个偏移量写入到目标中，WriteAt应当既不影响偏移量也不被它所影响。

若被写入的区域没有重叠，可对相同的目标并行执行WriteAt调用。

可以通过该接口将数据写入到数据流的特定偏移量之后。

示例：

file,err := os.Create("writeAt.txt")

if err != nil {

panic(err)

}

defer file.Close()

file.WriteString("芝麻开花--补充")

n,err := file.WriteAt([]byte("节节高"),14)

if err != nil {

panic(err)

}

fmt.Println(n)

writeAt.txt内容：芝麻开花--节节高

1.4 ReaderFrom和WriterTo接口

ReaderFrom定义：

type ReaderFrom interface {

ReadFrom(r Reader) (n int64,err error)

}

官方文档说明：

ReadFrom从r中读取数据，知道EOF或发生错误。其返回值n为读取的字节数。除io.EOF之外，在读取过程中遇到的任何错误也讲被返回。

注意：ReadFrom方法不会返回err == EOF

示例：

file,err := os.Open("writeAt.txt")

if err != nil {

panic(err)

}

defer file.Close()

writer := bufio.NewWriter(os.Stdout)

writer.ReadFrom(file)

writer.Flush()

也可以通过ioutil包的ReadFile函数获取文件全部内容。其实，跟踪一下ioutil.ReadFile的源码，会发现其实也是通过ReadFrom方法实现（用的是bytes.Buffer，它实现了ReaderFrom接口）。

如果不通过ReadFrom接口做，而使用io.Reader接口，有两种思路：

1、先获取文件的大小（File的Stat方法），之后定义一个该大小的[]byte,通过Read一次性读取。

2、定义一个小的[]byte,不断的调用Read方法直到遇到EOF,将所有读取到的[]byte连接到一起。

查看bufio.Writer或strings.Buffer类型的ReadFrom方法实现，会发现，其实它们的实现和上述第二种思路类似。

WriteTo定义:

type WriteTo interface {

WriteTo(w Writer) (n int64,err error)

}

官方文档说明：

WriteTo将数据写入w中，直到没有数据可写或发生错误。其返回值n为写入的字节数，在写入过程中遇到的而任何错误也将返回。

如果WriteTo可用，Copy函数就会使用它

其中ReadFrom和WriteTo接口的方法接收的参数是io.Reader和io.Writer类型。根据io.Reader和io.Writer接口的讲解，对该接口的使用应该可以很好的掌握。

示例：

reader := bytes.NewReader([]byte("中国北京"))

reader.WriteTo(os.Stdout)

通过io.ReaderFrom和io.WriterTo的学习，这样的需求可以使用这个两个接口：“一次性从某个地方读或写到某个地方去”

1.5 Seeker接口

接口定义：

type Seeker interface {

Seek(offset int64,whence int) (ret int64,err error)

}

官方文档说明：

Seek设置下一次Read或Write的偏移量为offset，它的解释取决于whence：0表示相对于文件的起始处，1表示相对于当前的偏移，2标识相对于其结尾处。Seek返回新的偏移量和一个错误，如果有的话。

也就是说，Seek方法是用于设置偏移量，这样可以从某个特定的位置开始操作数据流。听起来和ReaderAt/WriteAt接口有些类似，不过Seeker接口更灵活，可以更好的控制读写数据流的位置。

简单的示例代码：获取倒数第二个字符（需考虑UTF-8编码）

示例：

reader := strings.NewReader("北京欢迎你")

reader.Seek(-3,2)

r,_,_ := reader.ReadRune()

fmt.Printf("%c\n",r)

whence的值，在io包中定义了相应的常量

// Seek whence values.

const (

SeekStart = 0 // seek relative to the origin of the file

SeekCurrent = 1 // seek relative to the current offset

SeekEnd = 2 // seek relative to the end

)

而原先os包中的常量已经被标注为Deprecated

// Deprecated: Use io.SeekStart, io.SeekCurrent, and io.SeekEnd.

const ( SEEK_SET int = 0 // seek relative to the origin of the file

SEEK_CUR int = 1 // seek relative to the current offset

SEEK_END int = 2 // seek relative to the end

)

1.6 Close接口

接口定义：

type Closer interface {

Close() error

}

Close()方法用于关闭数据流

文件（os.File）、归档（压缩包）、数据库连接、Socket等需要手动关闭的资源都实现了Closer接口。

实际中，经常将Close（）方法的调用放在defer语句中。

2、其他接口

2.1 ByteReader和ByteWriter

通过名称大概能猜出这组接口的用途：读或写一个字节。

接口定义：

type ByteReader interface {

ReadByte() (c byte,err error)

}

type ByteWriter interface {

WriteByte(c byte) error

}

在标准库中，有如下类型实现了io.ByteReader或io.ByteWriter:

bufio.Reader/Writer分别实现了io.ByteReader和io.ByteWriter

bytes.Buffer同时实现了io.ByteReader和io.ByteWriter

bytes.Reader实现了io.ByteReader

strings.Reader实现了io.ByteReader

示例：

var ch byte

fmt.Scanf("%c\n",&ch)

buffer := new(bytes.Buffer)

err := buffer.WriteByte(ch)

if err == nil {

fmt.Println("写入一个字节成功！准备读取该字节。。。。")

newCh,_ := buffer.ReadByte()

fmt.Printf("读取的字节：%c\n",newCh)

}else{

fmt.Println("写入错误")

}

程序从标准输入接收一个字节（ASCII字符），调用buffer的WriteByte将该字节写入buffer中，之后通过ReadByte读取该字节。

一般，不会使用bytes.Buffer来一次读取或写入一个字节。那么，这两个接口有哪些用处呢？

在标准库encode/binary中，实现google-ProtoBuf中的Varints读取，ReadVarint就需要一个io.ByteReader类型的参数，也就是说，它需要一个字节一个字节的读取。

在标准库image/jpeg中，Encode函数内部实现使用了ByteWriter写入一个字节。

在Go源码src/pkg中搜索io.ByteReader或io.ByteWriter，这两个接口在二进制数据或归档压缩时用的比较多。

2.2 ByteScanner、RuneReader和RuneScanner

这三个接口放在一起，考虑到与ByteReader相关相应

ByteScanner接口定义：

type ByteScanner interface {

ByteReader

UnreadByte() error

}

它内嵌了ByteReader接口（可以理解为继承了ByteReader接口），UnreadByte方法的意思是：将上一次ReadByte的字节还原，使得再次调用ReadByte返回的结果和上一次调用相同，也就是说，UnreadByte是重置上一次的ReadByte。

注意：UnreadByte调用之前必须调用了ReadByte,且不能连续调用UnreadByte。即：

buffer := bytes.NewBuffer([]byte{'a','b'})

err := buffer.UnreadByte()

和

buffer := bytes.NewBuffer([]byte{'a','b'})

buffer.ReadByte()

err := buffer.UnreadByte()

err = buffer.UnreadByte()

err都非nil,错误为bytes.Buffer: UnreadByte: previous operation was not a successful read

RuneReader接口和ByteReader类似，只是ReadRune方法读取单个UTF-8字符，返回其rune和该字符占用的字节数。该接口在regexp包有用到。

问题：

strings.Index("行业交流群","交流")返回的单字节字符的位置：6。但是想要的是unicode字符的位置2。

借助utf8的RuneCountlnString函数，实现代码：

//strings.Index的UTF-8版本

//即Utf8Index("行业交流群","交流")返回的是4，而不是strings.Index的8

func Utf8Index(str,substr string) int {

index := strings.Index(str,substr)

if index < 0 {

return -1

}

return utf8.RuneCountInString(str[:index])

}

2.3 ReadCloser、ReadSeeker、ReadWriteCloser、ReadWriteSeeker、ReadWriter、WriteCloser、WriteSeeker

这些接口是上面介绍的接口的两个或三个组合而成的新接口。

例如：

type ReadWriter interface {

Reader

Writer

}

这是Reader接口和Writer接口的简单组合（内嵌）

这些接口的作用是：有些时候同时需要某两个接口的所有功能，即必须同时实现了某两个接口的类型才能够被传入使用。可见，io包中有大量的“小接口”，这样方便组合为“大接口”。

2.4 SectionReader类型

SectionReader是一个struct(没有任何导出的字段)，实现了Read,Seek和ReadAt,同时，内嵌了ReaderAt接口。

结构体定义:

type SectionReader struct {

r ReaderAt //该类型最终的Read/ReadAt 最终都是通过r的ReadAt实现

base int64 //NewSectionReader会将base设置off

off int64 //从r中的off偏移处开始读取数据

limit int64 //limit - off = SectionReader流的长度

}

该类型是读取数据流中部分数据

func NewSectionReader(r ReaderAt,off int64, n int64) *SectionReader

NewSectionReader返回一个SectionReader，它从r中的偏移量off处读取n个字节后以EOF停止。

也就是说，SectionReader只是内部（内嵌）ReaderAt表示的数据流的一部分：从off开始后的n个字节。

这个类型的作用是：方便重复操作某一段（section）数据流；或者同时需要ReadAt和Seek的功能。

该类型在标准库zip归档访问会涉及

2.5 LimitedReader类型

结构定义：

type LimitedReader struct {

R Reader //underlying reader 最终的读取操作通过R.Read完成

N int64 //max bytes reaining

}

官方文档说明：

从R读取但将返回的数据量限定为N字节。每调用一次Read都将更新N来反应新的剩余数量

也就是说，最多只能返回N字节数据。

LimitedReader只实现了Read方法（Reader接口）

示例：

content := "This Is LimitReader Example"

reader := strings.NewReader(content)

limitReader := &io.LimitedReader{R:reader,N:8}

for limitReader.N > 0 {

tmp := make([]byte,2)

limitReader.Read(tmp)

fmt.Printf("%s",tmp)

}

output>>>

This Is

通过该类型可以达到只允许读取一定长度数据的目的。

在io包中，LimitReader函数的实现其实就是调用LimitedReader：

func LimitReader(r Reader,n int64) Reader{ return &LimitedReader{r,n} }

2.6 PipeReader和PipeWriter类型

PipeReader（一个没有任何导出字段的struct）是管道的读取端。它实现了io.Reader和io.Closer接口。

结构定义:

type PipeReader struct {

p *pipe

}

关于PipeReader.Read方法的说明：从管道中读取数据。该方法会堵塞，直到管道写入端开始写入数据或写入端被关闭。如果写入端关闭时带有error（即调用CloseWithError关闭），该Read返回的err就是写入端传递的error;否则err为EOF。

PipeWither（一个没有任何导出字段的struct）是管道的写入端。它实现了io.Writer和io.Closer接口。

结构定义：

type PipeWriter struct {

p *pipe

}

关于PipeWriter.Write方法的说明：写数据到管道中。该方法会堵塞，直到管道读取端读完所有数据或读取端被关闭。如果读取端关闭时带有error（即调用CloseWithError关闭），该Write返回的err就是读取端传递的error;否则err为ErrClosedPipe。

示例：

func main() {

pipeReader, pipeWriter := io.Pipe()

go PipeWrite(pipeWriter)

go PipeRead(pipeReader)

time.Sleep(30 * time.Second)

}

func PipeWrite(writer *io.PipeWriter) {

data := []byte("学无止境")

for i := 0; i < 3; i++ {

n, err := writer.Write(data)

if err != nil {

fmt.Println(err)

return

}

fmt.Printf("写入字节 %d\n", n)

}

writer.CloseWithError(errors.New("写入时关闭"))

}

func PipeRead(reader *io.PipeReader) {

buf := make([]byte, 128)

for {

fmt.Println("接口端开始阻塞5s...")

time.Sleep(time.Second * 5)

fmt.Println("接收端开始接受")

n, err := reader.Read(buf)

if err != nil {

fmt.Println(err)

return

}

fmt.Printf("收到字节：%d\nbuf内容：%s\n", n, buf)

}

}

io.Pipe()用于创建一个同步的内存管道（synchronous in-memory pipe）,函数签名：

func Pipe() (*PipeReader,*PipeWriter)

它将io.Reader连接io.Writer。一端的读取匹配另一端的写入，直到在这两段之间复制数据；它没有内部缓存。它对于并行调用Read和Write以及其他函数或Close来说都是安全的。一旦等待的I/O结束，Close就会完成。并行调用Read或并行调用Write也同样安全：同种类的调用将按顺序进行控制。

正因为同步，因此不能再一个goroutine中进行读和写。

管道的close方法（非CloseWithError时），err会被置为EOF。

2.7 Copy和CopyN函数

Copy函数签名：

func Copy(dst Writer,src Reader) (written int64,err error)

官方文档说明：

Copy将src复制到dst，直到在src上到达EOF或发生错误。它返回复制的字节数，如果有错误的话，还会返回在复制时遇到的第一个错误。

成功的Copy返回 err==nil，而非 err==EOF。由于Copy被定义为从src读取直到EOF为止，因此它不会将来自Read的EOF当做错误来报告。

若dst实现了ReaderFrom接口，其复制操作可通过调用dst.ReadFrom(src)实现。此外，若src实现了WriterTo接口，其复制操作可通过调用src.WriteTo(dst)实现。

示例：

io.Copy(os.Stdout,strings.NewReader("学无止境"))

output>>>

学无止境

也可以这样：

package main

import (

"fmt"

"io"

"os"

)

func main() {

io.Copy(os.Stdout,os.Stdin)

fmt.Println("Got EOF -- bye")

}

CopyN函数的签名：

func CopyN(dst Writer,src Reader,n int64) (written int64,err error)

官方文档说明：

CopyN将n个字节（或到一个error）从src复制到dst。它返回赋值的字节数以及在复制时遇到的最早的报错。当 err==nil时，written==n。

若dst实现了ReaderFrom接口，复制操作也就会使用它来实现。

示例：

io.CopyN(os.Stdout,strings.NewReader("学无止境"),6)

output>>>

学无

2.8 ReadAtLeast和ReadFull函数

ReadAtLeast函数签名：

func ReadAtLeast(r Reader,buf []byte,min int)(n int,err error)

官方文档说明：

ReadAtLeast将r读取到buf中，直到读了最少min个字节为止。它返回复制的字节数，如果读取的字节较少，还会返回一个错误。若没有读取到字节，错误就只是EOF。如果一个EOF发生在读取少于min个字节之后，ReadAtLeast就会返回ErrUnexpectedEOF。若min大于buf的长度，ReadAtLeast就会返回ErrShortBuffer。对于返回值，当 err==nil时，才有n>=min。

一般可能不会用到这个函数，使用是注意返回的error判断

ReadFull函数签名：

func ReadFull(r Reader,buf []byte) (n int,err error)

官方文档说明：

ReadFull精确地从r中将len(buf)个字节读取到buf中。它返回复制的字节数，如果读取的字节较少，还会返回一个错误。若没有读取到字节，错误就只是EOF。如果一个EOF发生在读取了一些但不是所有的字节后，ReadFull就会返回ErrUnexpectedEOF。对于返回值，当 err==nil时，才有 n==len(buf)。

注意：该函数与ReadAtLeast的区别：ReadFull将buf读满；而ReadAtLeast是最少读取min个字节。

2.9 WriteString函数

这是为了方便写入string类型提供的函数

函数签名：

func WriteString(w Write,s string) (n int,err error)

官方文档说明：

WriteString将s的内容写入w中，当w实现了WriteString方法时，会直接调用该方法，否则执行w.Write([]byte(s))只会被调用一次。

3.0 MultiReader和MultiWriter函数

这两个函数的定义分别是：

func MultiReader(readers ...Reader) Reader

func MultiWriter(writers ...Writer) Writer

它们接收多个Reader或Writer,返回一个Reader或Writer。我们可以猜想到这两个函数就是操作多个Reader或Writer就像操作一个。

事实上，在io包中定义了两个非到处类型：multiReader和multiWriter，它们分别实现了io.Reader和io.Writer接口。

类型定义：

type multiReader struct {

readers []Reader

}

type multiWriter struct {

writers []Writer

}

两种类型对应的实现方法（Read和Write）方法的使用

MultiReader的使用：

readers := []io.Reader{

strings.NewReader("from strings reader"),

bytes.NewBufferString("from bytes buffer"),

}

reader := io.MultiReader(readers...)

data := make([]byte, 0, 128)

buf := make([]byte, 10)

for n, err := reader.Read(buf); err != io.EOF; n, err = reader.Read(buf) {

if err != nil {

panic(err)

}

fmt.Println(n)

fmt.Println(string(buf))

data = append(data, buf[:n]...)

}

fmt.Printf("%s\n", data)

output>>>

from strings readerfrom bytes buffer

代码中首先构造了一个io.Reader的slice，由strings.Reader和bytes.Buffer两个示例组成，然后通过multiReader得到新的Reader，循环读取新的Reader中的内容。从输出结果可以看到，第一次调用Reader的Read方法获取得到的是slice中第一个元素的内容。。。也就是说，multiReader只是逻辑上将多个Reader组合起来，并不能通过调用一次Read方法获取所有Reader的内容，在所有的Reader内容都被读取完后，Reader会返回EOF。

MultiWriter的使用：

file, err := os.Create("multiWriter.txt")

if err != nil {

panic(err)

}

defer file.Close()

writers := []io.Writer{

file,

os.Stdout,

}

writer := io.MultiWriter(writers...)

writer.Write([]byte("学无止境"))

执行后生成multiWriter.txt文件，同时在文件和屏幕中都输出“学无止境”。与unix的tee命令类似

3.1 TeeReader函数

函数签名：

func TeeReader(r Reader,w Writer) Reader

官方文档说明：

TeeReader返回一个Reader，它将从r中读到的数据写入w中。所有经由它处理的从r的读取都匹配于对应的对w的写入。它没有内部缓存，即写入必须在读取完成前完成。任何写入时遇到的错误都讲作为读取错误返回。

也就是说，通过Reader读取内容后，会自动写入到Writer中去。

示例：

reader := io.TeeReader(strings.NewReader("学无止境"),os.Stdout)

reader.Read(make([]byte,12))

output>>>

学无止境

这功能的实现简单，无非是在Read完后执行Write