GOLang?IO接口與工具使用方法講解
一、io包中接口的好處和優(yōu)勢
1.1拷貝數(shù)據(jù)的函數(shù)
io.Copy(dst Writer, src Reader)
io.CopyBuffer(dst Writer, src Reader, buf []byte)
io.CopyN(dst Writer, src Reader, buf []byte)
src := strings.NewReader( "CopyN copies n bytes (or unil an error) from src to dst." + "It returns the number of bytes copied and " + "the earliest error encountered while copying") dst := new(strings.Builder) written, err := io.CopyN(dst, src, 58) if err != nil { fmt.Printf("err: %v\n", err) } else { // Written(58): "CopyN copies n bytes (or unil an error) from src to dst.It" fmt.Printf("Written(%d): %q\n", written, dst.String()) }
二、在io包中io.Reader的擴展接口和實現(xiàn)類型
2.1 io.Reader的擴展接口
io.ReadWriter
這個接口即是io.Reader
的擴展接口,也是io.Writer
的擴展接口;
該接口定義了一組行為,包含且僅包含了基本的字節(jié)序列讀取方法Read,和字節(jié)寫入方法Write。
io.ReadCloser
: 該接口除了包含基本的字節(jié)序列讀取方法以外,還擁有一個基本的關閉方法Close。
Close方法一般用于關閉數(shù)據(jù)讀寫的通道。這個接口其實是io.Reader
接口和io.Closer
接口的組合。
io.ReadWriteCloser
:這個接口是io.Reader
、io.Writer
、io.Closer
三個接口的組合。
io.ReadSeeker
:該接口擁有一個尋找讀寫位置的基本方法Seek。
該方法可以根據(jù)給定的偏移量,基于數(shù)據(jù)的起始位置、末尾位置、或者當前讀寫位置去尋找新的讀寫位置。這個新的讀寫位置用于表明下一次讀或?qū)憰r的起始索引。
Seek是io.Seeker
接口唯一擁有的方法。
io.ReadWriteSeeker
:這個接口是io.Reader
、io.Writer
、io.Seeker
三個接口的組合。
2.2 io.Reader接口的實現(xiàn)類型
*io.LimitedReader
:此類型的基本類型會包裝io.Reader
類型的值,并提供一個額外的受限讀取的功能。
該類型的讀取方法Read返回的總數(shù)據(jù)量會受到限制。無論該方法被調(diào)用多少次。這個限制由該類型的字段N指明,單位是字節(jié)。
*io.SectionReader
:此類型的基本類型可以包裝io.ReaderAt
類型的值,并且會限制它的Read方法,只能讀取原始數(shù)據(jù)的一部分(或者說某一段)。
這個數(shù)據(jù)段段起始位置和末尾位置,需要在它被初始化的時候就指明,并且之后無法變更。該類型的值的行為與切片有些類型,只會對外暴露在其窗口之中的那些數(shù)據(jù)。
*io.teeReader
:該類型是一個包級私有的數(shù)據(jù)類型,也是io.TeeReader
函數(shù)結果值的實際類型。
TeeReader(r Reader, w Writer)
函數(shù)的結果值的Read方法,會把r中的數(shù)據(jù)經(jīng)過作為方法參數(shù)的字節(jié)切片p寫入w中。也就是說,p是r和w的數(shù)據(jù)搬運工。
teeReader1 := io.TeeReader(src, dst) p := make([]byte, 7) teeReader1.Read(p)
*io.multiReader
:該類型也是包級私有的數(shù)據(jù)類型。類似地,io包中有一個名為MultiReader的函數(shù),它可以接受若干個io.Reader類型的參數(shù)值,并返回一個實際類型為io.multiReader
的結果值。
當這個結果值當Read方法被調(diào)用,它會順序地從前面那些io.Reader類型的參數(shù)值中讀取數(shù)據(jù)。因此,我們也稱之為多對象讀取器。
*io.pipe
:此類型是一個包級私有的數(shù)據(jù)類型。它不但實現(xiàn)了io.Reader
接口,而且還實現(xiàn)了io.Writer
接口。
實際上,io.PipeReader
類型和io.PipeWriter
類型擁有的所有指針方法都是以它為基礎的。這些方法都是代理了io.pipe
類型值所擁有的某一個方法而已。
Pipe() (*PipeReader, *PipeWriter)
返回兩個類型的指針值,并分別把它們作為其生成的同步內(nèi)存管道的兩端。所以可以說,*io.pipe
類型就是io包提供的同步內(nèi)存管道的核心實現(xiàn)。
*ip.PipeReader
該類型可以被視為*io.pipe
類型的代理類型。它代理了后者的一部分功能,并基于后者實現(xiàn)了io.ReadClosed
接口。同時,它還定義了同步內(nèi)存管道的讀取端。
在實際的面試中,只要應聘者能夠從某一個方面出發(fā),說出io.Reader的擴展接口及其存在意義,或者說清楚該接口的三五個實現(xiàn)類型,那么就可以算是基本回答正確了。
2.3 示例
package main import ( "fmt" "io" "strings" "sync" "time" ) func executeIfNoErr(err error, f func()) { if err != nil { fmt.Printf("error: %v\n", err) return } f() } func example1(comment string) { // 創(chuàng)建一個字符串 // 創(chuàng)建一個字符串讀取器,它的名字是 reader1。 fmt.Println("創(chuàng)建一個字符串讀取器,它的名字是 reader1。") reader1 := strings.NewReader(comment) buf1 := make([]byte, 7) n, err := reader1.Read(buf1) var index1, offset1 int64 executeIfNoErr(err, func() { // Read(7): "Package" fmt.Printf("Read(%d): %q\n", n, buf1[:n]) offset1 = int64(54) index1, err = reader1.Seek(offset1, io.SeekCurrent) }) executeIfNoErr(err, func() { fmt.Printf("基于當前的所以,移動%d的偏移量后,新的索引值為: %d \n", offset1, index1) n, err = reader1.Read(buf1) }) executeIfNoErr(err, func() { fmt.Printf("Read(%d):%q\n", n, buf1[:n]) }) fmt.Println() } func example2(comment string) { reader1 := strings.NewReader(comment) reader1.Reset(comment) num := int64(7) fmt.Printf("創(chuàng)建一個新的限制Reader,限制讀的數(shù)量為:%d\n", num) reader2 := io.LimitReader(reader1, num) buf2 := make([]byte, 10) for i := 0; i < 3; i++ { n, err := reader2.Read(buf2) executeIfNoErr(err, func() { fmt.Printf("Read(%d):%q\n", n, buf2[:n]) }) } fmt.Println() } func example3(comment string) { reader1 := strings.NewReader(comment) writer1 := new(strings.Builder) fmt.Println("創(chuàng)建一個新的teeReader, 帶有一個reader和一個writer") reader3 := io.TeeReader(reader1, writer1) buf4 := make([]byte, 40) for i := 0; i < 8; i++ { n, err := reader3.Read(buf4) executeIfNoErr(err, func() { fmt.Printf("Read(%d):%q\n", n, buf4[:n]) }) } fmt.Println() } func example4(comment string) { reader1 := strings.NewReader(comment) offset1 := int64(56) num2 := int64(72) fmt.Printf("創(chuàng)建一個section Reader 帶有一個Reader, 偏移量為%d, 數(shù)量為 %d...\n", offset1, num2) reader2 := io.NewSectionReader(reader1, offset1, num2) buf1 := make([]byte, 20) for i := 0; i < 5; i++ { n, err := reader2.Read(buf1) executeIfNoErr(err, func() { fmt.Printf("Read(%d): %q\n", n, buf1[:n]) }) } fmt.Println() } func example5() { reader01 := strings.NewReader("MultiReader returns a Reader that's the logical concatenation of " + "the provided input readers.") reader02 := strings.NewReader("They're read sequentially.") reader03 := strings.NewReader("Once all inputs have returned EOF, " + "Read will return EOF.") reader04 := strings.NewReader("If any of the readers return a non-nil, " + "non-EOF error, Read will return that error.") fmt.Println("創(chuàng)建一個multi-reader, 帶有4個reader") reader1 := io.MultiReader(reader01, reader02, reader03, reader04) buf2 := make([]byte, 50) for i := 0; i < 8; i++ { n, err := reader1.Read(buf2) executeIfNoErr(err, func() { fmt.Printf("Read(%d): %q\n", n, buf2[:n]) }) } fmt.Println() } func example6() { fmt.Println("創(chuàng)建一個新的內(nèi)存同步管道....") pipeReader, pipWriter := io.Pipe() _ = interface{}(pipeReader).(io.ReadCloser) _ = interface{}(pipWriter).(io.WriteCloser) comments := [][]byte{ []byte("Pipe creates a synchronous in-memory pipe."), []byte("It can be used to connect code expecting an io.Reader "), []byte("with code expecting an io.Writer."), } // 這里的同步工具,純屬為了保證下面示例中的打印語句能夠執(zhí)行完成 // 在實際中沒必要這樣做 var wg sync.WaitGroup wg.Add(2) go func() { defer wg.Done() for _, d := range comments { time.Sleep(time.Millisecond * 500) n, err := pipWriter.Write(d) if err != nil { fmt.Printf("read error : %v\n", err) break } fmt.Printf("Writen(%d): %q\n", n, d) } pipWriter.Close() }() go func() { defer wg.Done() wBuf := make([]byte, 55) for { n, err := pipeReader.Read(wBuf) if err != nil { fmt.Printf("read error: %v\n", err) break } fmt.Printf("Read(%d): %q\n", n, wBuf[:n]) } }() wg.Wait() } func main() { comment := "Package io provides basic interfaces to I/O primitives. " + "Its primary job is to wrap existing implementations of such primitives, " + "such as those in package os, " + "into shared public interfaces that abstract the functionality, " + "plus some other related primitives." // 示例1:: Seek example1(comment) // 示例2: LimitReader example2(comment) // 示例3: TeeReader example3(comment) // 示例4: NewSectionReader example4(comment) // 示例5: MultiReader example5() // 示例6 example6() }
三、io包的接口以及它們之間的關系
沒有嵌入其它接口并且只定義了一個方法的接口,總共有11個。其中有3個接口有著眾多的擴展接口和實現(xiàn)類型,它們是:io.Reader
、io.Writer
、io.Closer
。
可以把這些接口分為四類:讀取、寫入、關閉、讀寫位置設定。前三個操作屬于基本的I/O操作。
3.1 讀操作接口
上面已經(jīng)討論,核心接口io.Reader
有5個擴展接口,6個實現(xiàn)類型。更多的讀操作接口還有:
io.ByteReader
和io.RuneReader
。它們分別定義了一個讀取方法:ReadByte
和ReadRune
。用于讀取下一個單一的字節(jié)和Unicode字符。
var b *bytes.Buffer b = bytes.NewBufferString("ab") _ = interface{}(b).(io.ByteReader) _ = interface{}(b).(io.RuneReader) _ = interface{}(b).(io.ByteScanner) _ = interface{}(b).(io.RuneScanner) // io.ByteReader var reader01 *strings.Reader reader01 = strings.NewReader("aa") _ = interface{}(reader01).(io.ByteReader) _ = interface{}(reader01).(io.RuneReader) _ = interface{}(reader01).(io.ByteScanner) _ = interface{}(reader01).(io.RuneScanner)
strings.Reader
和bytes.Buffer
都是io.ByteReader
和io.RuneReader
的實現(xiàn)類型。同時,這兩個接口,還都實現(xiàn)了io.ByteScanner
和 io.RuneScanner
。
type ByteScanner interface { ByteReader UnreadByte() error }
io.ByteScanner
接口內(nèi)嵌了簡單接口io.ByteReader
、并額外定義了UnreadByte
方法,這樣,它就抽象出一個能夠讀取和讀回退單字節(jié)的功能集。
type RuneScanner interface { RuneReader UnreadRune() error }
io.RuneScanner
接口內(nèi)嵌了簡單接口io.RunneReader
,并額外定義了UnreadRune
方法。這樣,它就抽象出一個能夠讀取和讀回退單個Unicode字符的功能集。
io.ReaderAt
接口只定義了一個方法ReadAt。ReadAt是一個純粹的只讀方法。
它只讀其所屬值中包含的字節(jié),而不對這個值進行真正的修改。比如,它絕對不能修改已讀計數(shù)的值。
io.WriterTo
接口,定義了一個名為WriteTo
的方法。它只會接受一個io.Writer
類型的參數(shù)值,并從該參數(shù)值中讀出數(shù)據(jù),并寫入其所屬值中。
與之對應的接口是io.ReaderFrom
io.CopyN
函數(shù),在復制數(shù)據(jù)的時候,會檢查其參數(shù)src,是否實現(xiàn)了io.WriterTo
接口。如果是,那么它就直接利用該值的WriteTo
方法,把其中的數(shù)據(jù)拷貝給參數(shù)dst參數(shù)的值。
類似地,這個函數(shù)還會檢查dst的值是否實現(xiàn)了io.ReaderFrom接口。如果是,那么它就會利用這個值的ReadFrom方法,直接從src那里把數(shù)據(jù)拷貝到該值。
io.Copy
和io.CopyBuffer
,和io.CopyN
一樣。因為它們內(nèi)部復制到時候,使用同一套代碼。
3.2 寫操作接口
io.ReaderFrom
接口,它定義了一個名叫ReadFrom
的寫入方法。該方法接受一個io.Reader
類型的參數(shù)值。并會從該參數(shù)值中讀取數(shù)據(jù),并寫入到所屬值中。
基于io.Writer
擴展的接口
io.ReadWriter
*io.pipe
就是io.ReadWriter
接口的實現(xiàn)類型。
io.ReadWriteClose
io.ReadWriteSeeker
io.WriteCloser
io.WriteSeeker
io.ByteWriter
io.WriterAt
*io.File
不但是io.WriterAt
的實現(xiàn)類型,同時還實現(xiàn)了io.ReadWriterCloser
、io.ReadWriteSeeker
接口。
3.3 讀寫位置設定接口
io.Seeker
接口作為一個讀寫位置設定相關的接口,僅定義了一個方法,叫Seek
。
基于io.Seeker
擴展的接口:
io.ReadSeeker
io.ReadWriteSeeker
io.WriteSeeker
io.WriteSeeker
是基于io.Writer
和io.Seeker
的擴展接口
*strings.Reader
和*io.SectionReader
都實現(xiàn)了io.Seeker
接口,這兩個類型也都是io.ReaderAt
接口的實現(xiàn)類型。
var reader02 *strings.Reader reader02 = strings.NewReader("aa") _ = interface{}(reader02).(io.Seeker) _ = interface{}(reader02).(io.ReaderAt) var sectionReader01 *io.SectionReader sectionReader01 = io.NewSectionReader(reader02, 0, 1) _ = interface{}(sectionReader01).(io.Seeker) _ = interface{}(sectionReader01).(io.ReaderAt)
3.4 關閉操作
io.Closer
它的實現(xiàn)類型,在io包里只有io.PipeReader
和io.PipeWriter
。
四、總結11個簡單接口和9個擴展接口
4.1 讀取操作接口有5個
io.Reader
io.ByteReader
io.RuneReader
io.ReaderAt
io.WriterTo
4.2 寫入操作接口有4個
io.Writer
io.ByteWriter
io.WriterAt
io.ReaderFrom
4.3 關閉操作接口有1個
io.Closer
4.4 讀寫位置設定的接口有1個
io.Seeker
4.5 基于11簡單接口的擴展接口有9個
io.ReadWriter
io.ReadCloser
io.ReadSeeker
io.ByteScanner
io.RuneScanner
io.ReadWriteCloser
io.ReadWriteSeeker
io.WriteCloser
io.WriteSeeker
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