Go語言的IO庫那么多糾結(jié)該如何選擇

在計算機和信息技術(shù)領(lǐng)域里 I/O 這個術(shù)語表示輸入 / 輸出 ( 英語：Input / Output ) ，通常指數(shù)據(jù)在存儲器（內(nèi)部和外部）或其他周邊設(shè)備之間的輸入和輸出，是信息處理系統(tǒng)與外部之間的通信。輸入是系統(tǒng)接收的信號或數(shù)據(jù)，輸出則是從其發(fā)送的信號或數(shù)據(jù)。

在Go語言中涉及 I/O 操作的內(nèi)置庫有很多種，比如： io 庫， os 庫， ioutil 庫， bufio 庫， bytes 庫， strings 庫等等。擁有這么多內(nèi)置庫是好事，但是具體到涉及 I/O 的場景我們應(yīng)該選擇哪個庫呢？

io.Reader/Writer

Go語言里使用 io.Reader 和 io.Writer 兩個 interface 來抽象 I/O ，他們的定義如下。

type Reader interface {
 Read(p []byte) (n int, err error)
}

type Writer interface {
 Write(p []byte) (n int, err error)
}

io.Reader 接口代表一個可以從中讀取字節(jié)流的實體，而 io.Writer 則代表一個可以向其寫入字節(jié)流的實體。

• io.Reader/Writer 常用的幾種實現(xiàn)
• net.Conn: 表示網(wǎng)絡(luò)連接。
• os.Stdin, os.Stdout, os.Stderr: 標(biāo)準輸入、輸出和錯誤。
• os.File: 網(wǎng)絡(luò),標(biāo)準輸入輸出,文件的流讀取。
• strings.Reader: 字符串抽象成 io.Reader 的實現(xiàn)。
• bytes.Reader: []byte抽象成 io.Reader 的實現(xiàn)。
• bytes.Buffer: []byte抽象成 io.Reader 和 io.Writer 的實現(xiàn)。
• bufio.Reader/Writer: 抽帶緩沖的流讀取和寫入（比如按行讀寫）。

除了這幾種實現(xiàn)外常用的還有 ioutil 工具庫包含了很多IO工具函數(shù)，編碼相關(guān)的內(nèi)置庫 encoding/base64 、 encoding/binary 等也是通過 io.Reader 和 io.Writer 實現(xiàn)各自的編碼功能的。

這些常用實現(xiàn)和工具庫與io.Reader和io.Writer間的關(guān)系可以用下圖表示。

每種I/O庫的使用場景

io庫

io 庫屬于底層接口定義庫。它的作用主要是定義個 I/O 的基本接口和個基本常量，并解釋這些接口的功能。在實際編寫代碼做 I/O 操作時，這個庫一般只用來調(diào)用它的常量和接口定義，比如用 io.EOF 判斷是否已經(jīng)讀取完，用 io.Reader 做變量的類型聲明。

// 字節(jié)流讀取完后，會返回io.EOF這個error
for {
 n, err := r.Read(buf)
 fmt.Println(n, err, buf[:n])
 if err == io.EOF {
  break
 }
}

os 庫

os 庫主要是處理操作系統(tǒng)操作的，它作為Go程序和操作系統(tǒng)交互的橋梁。創(chuàng)建文件、打開或者關(guān)閉文件、Socket等等這些操作和都是和操作系統(tǒng)掛鉤的，所以都通過 os 庫來執(zhí)行。這個庫經(jīng)常和 ioutil ， bufio 等配合使用

ioutil庫

ioutil 庫是一個有工具包，它提供了很多使用的 IO 工具函數(shù)，例如 ReadAll、ReadFile、WriteFile、ReadDir。唯一需要注意的是它們都是一次性讀取和一次性寫入，所以使用時，尤其是把數(shù)據(jù)從文件里一次性讀到內(nèi)存中時需要注意文件的大小。

讀出文件中的所有內(nèi)容

func readByFile() {
  data, err := ioutil.ReadFile( "./file/test.txt")
  if err != nil {
    log.Fatal("err:", err)
    return
  }
  fmt.Println("data", string(data)) 
}

將數(shù)據(jù)一次性寫入文件

func writeFile() {
  err := ioutil.WriteFile("./file/write_test.txt", []byte("hello world!"), 0644)
  if err != nil {
    panic(err)
    return
  }
}

bufio庫

bufio，可以理解為在 io 庫的基礎(chǔ)上額外封裝加了一個緩存層，它提供了很多按行進行讀寫的函數(shù)，從io庫的按字節(jié)讀寫變?yōu)榘葱凶x寫對寫代碼來說還是方便了不少。

func readBigFile(filePath string) error {
  f, err := os.Open(filePath)
  defer f.Close()

  if err != nil {
    log.Fatal(err)
    return err
  }

  buf := bufio.NewReader(f)
  count := 0
  // 循環(huán)中打印前100行內(nèi)容
  for {
    count += 1
    line, err := buf.ReadString('\n')
    line = strings.TrimSpace(line)
    if err != nil {
      return err
    }
    fmt.Println("line", line)

    if count > 100 {
      break
    }
  }
  return nil
}

• ReadLine和ReadString方法：buf.ReadLine()，buf.ReadString("\n")都是按行讀，只不過ReadLine讀出來的是[]byte，后者直接讀出了string，最終他們底層調(diào)用的都是ReadSlice方法。
• bufio VS ioutil 庫：bufio VS 和 ioutil 庫都提供了讀寫文件的能力。它們之間唯一的區(qū)別是 bufio 有一個額外的緩存層。這個優(yōu)勢主要體現(xiàn)在讀取大文件的時候。

bytes 和 strings 庫

bytes 和 strings 庫里的 bytes.Reader 和string.Reader，它們都實現(xiàn)了 io.Reader 接口，也都提供了NewReader方法用來從 []byte 或者 string 類型的變量直接構(gòu)建出相應(yīng)的Reader實現(xiàn)。

r := strings.NewReader("abcde")
// 或者是 bytes.NewReader([]byte("abcde"))
buf := make([]byte, 4)
for {
 n, err := r.Read(buf)
 fmt.Println(n, err, buf[:n])
 if err == io.EOF {
  break
 }
}

另一個區(qū)別是 bytes 庫有Buffer的功能，而 strings 庫則沒有。

var buf bytes.Buffer
fmt.Fprintf(buf, "Size: %d MB.", 85)
s := buf.String()) // s == "Size: 85 MB."

總結(jié)

關(guān)于 io.Reader 和 io.Writer 接口，可以簡單理解為讀源和寫源。也就是說，只要實現(xiàn)了 Reader 中的 Read 方法，這個東西就可以作為讀源，里面可以包含數(shù)據(jù)，被我們讀取。 Writer 也是如此。

以上是我對Go語言里做 I/O 操作時經(jīng)常會用到的Go語言內(nèi)置庫在使用場景和每個庫要解決的問題上的一些總結(jié)，希望能幫大家理清思路，作為參考，在開發(fā)任務(wù)中需要時正確選擇合適的庫完成 I/O 操作。如果文章中的敘述有錯誤，歡迎留言指正，也歡迎在留言中對文章內(nèi)容進行探討和提出建議。

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