Go語言中的Writer和Reader怎么使用

今天小編給大家分享一下Go語言中的Writer和Reader怎么使用的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

輸入和輸出

Go Writer 和 Reader接口的設計遵循了Unix的輸入和輸出，一個程序的輸出可以是另外一個程序的輸入。他們的功能單一并且純粹，這樣就可以非常容易的編寫程序代碼，又可以通過組合的概念，讓我們的程序做更多的事情。

var (
    Stdin  = NewFile(uintptr(syscall.Stdin), "/dev/stdin")
    Stdout = NewFile(uintptr(syscall.Stdout), "/dev/stdout")
    Stderr = NewFile(uintptr(syscall.Stderr), "/dev/stderr")
)

這三種標準的輸入和輸出都是一個*File，而*File恰恰就是同時實現了io.Writer和io.Reader這兩個接口的類型，所以它們同時具備輸入和輸出的功能，既可以從里面讀取數據，又可以往里面寫入數據。

Go標準庫的io包也是基于Unix這種輸入和輸出的理念，大部分的接口都是擴展了io.Writer和io.Reader，大部分的類型也都選擇地實現了io.Writer和io.Reader這兩個接口，然后把數據的輸入和輸出，抽象為流的讀寫。所以只要實現了這兩個接口，都可以使用流的讀寫功能。

io.Writer和io.Reader兩個接口的高度抽象，讓我們不用再面向具體的業務，我們只關注，是讀還是寫。只要我們定義的方法函數可以接收這兩個接口作為參數，那么我們就可以進行流的讀寫，而不用關心如何讀、寫到哪里去，這也是面向接口編程的好處。

Reader和Writer接口

這兩個高度抽象的接口，只有一個方法，也體現了Go接口設計的簡潔性，只做一件事。

// Writer is the interface that wraps the basic Write method.
//
// Write writes len(p) bytes from p to the underlying data stream.
// It returns the number of bytes written from p (0 <= n <= len(p))
// and any error encountered that caused the write to stop early.
// Write must return a non-nil error if it returns n < len(p).
// Write must not modify the slice data, even temporarily.
//
// Implementations must not retain p.
type Writer interface {
    Write(p []byte) (n int, err error)
}

這是Wirter接口的定義，它只有一個Write方法。它接受一個byte的切片，返回兩個值，n表示寫入的字節數、err表示寫入時發生的錯誤。

從其文檔注釋來看，這個方法是有規范要求的，我們要想實現一個io.Writer接口，就要遵循這些規則。

• write方法向底層數據流寫入len(p)字節的數據，這些數據來自于切片p；

• 返回被寫入的字節數n,0 <= n <= len(p)；

• 如果n<len(p), 則必須返回一些非nil的err；

• 如果中途出現問題，也要返回非nil的err；

• Write方法絕對不能修改切片p以及里面的數據。

這些實現io.Writer接口的規則，所有實現了該接口的類型都要遵守，不然可能會導致莫名其妙的問題。

// Reader is the interface that wraps the basic Read method.
//
// Read reads up to len(p) bytes into p. It returns the number of bytes
// read (0 <= n <= len(p)) and any error encountered. Even if Read
// returns n < len(p), it may use all of p as scratch space during the call.
// If some data is available but not len(p) bytes, Read conventionally
// returns what is available instead of waiting for more.
//
// When Read encounters an error or end-of-file condition after
// successfully reading n > 0 bytes, it returns the number of
// bytes read. It may return the (non-nil) error from the same call
// or return the error (and n == 0) from a subsequent call.
// An instance of this general case is that a Reader returning
// a non-zero number of bytes at the end of the input stream may
// return either err == EOF or err == nil. The next Read should
// return 0, EOF.
//
// Callers should always process the n > 0 bytes returned before
// considering the error err. Doing so correctly handles I/O errors
// that happen after reading some bytes and also both of the
// allowed EOF behaviors.
//
// Implementations of Read are discouraged from returning a
// zero byte count with a nil error, except when len(p) == 0.
// Callers should treat a return of 0 and nil as indicating that
// nothing happened; in particular it does not indicate EOF.
//
// Implementations must not retain p.
type Reader interface {
    Read(p []byte) (n int, err error)
}

這是io.Reader接口定義，也只有一個Read方法。這個方法接受一個byte的切片，并返回兩個值，一個是讀入的字節數，一個是err錯誤。

從其注釋文檔看，io.Reader接口的規則更多。

• Read最多讀取len(p)字節的數據，并保存到p；

• 返回讀取的字節數以及任何發生的錯誤信息；

• n要滿足0 <= n <= len(p)；

• n<len(p)時，表示讀取的數據不足以填滿p，這時方法會立即返回，而不是等待更多的數據；

• 讀取過程中遇到錯誤，會返回讀取的字節數n以及相應的錯誤err；

• 在底層輸入流結束時，方法會返回n>0的字節，但是err可能時EOF，也可以是nil；

• 在第6種(上面)情況下，再次調用read方法的時候，肯定會返回0,EOF；

• 調用Read方法時，如果n>0時，優先處理處理讀入的數據，然后再處理錯誤err，EOF也要這樣處理；

• Read方法不鼓勵返回n=0并且err=nil的情況。

規則稍微比Write接口有點多，不過也都比較好理解。注意第 8 條，即使我們在讀取的時候遇到錯誤，但是也應該處理已經讀到的數據。因為這些已經讀到的數據是正確的，如果不進行處理丟失的話，讀到的數據就不完整了。

示例

對這兩個接口了解后，我們就可以嘗試使用他們了，現在來看個例子。

func main() {
    //定義零值Buffer類型變量b
    var b bytes.Buffer
    //使用Write方法為寫入字符串
    b.Write([]byte("你好"))    
    //這個是把一個字符串拼接到Buffer里
    fmt.Fprint(&b,",","http://www.flysnow.org")    
    //把Buffer里的內容打印到終端控制臺
    b.WriteTo(os.Stdout)
}

這個例子是拼接字符串到Buffer里，然后再輸出到控制臺。它非常簡單，但是利用了流的讀寫，bytes.Buffer是一個可變字節的類型，可以讓我們很容易的對字節進行操作，比如讀寫、追加等。bytes.Buffer實現了io.Writer和io.Reader接口，所以我們可以很容易地進行讀寫操作，而不用關注具體實現。

b.Write([]byte("你好"))實現了寫入一個字符串。我們把這個字符串轉為一個字節切片，然后調用Write方法寫入，這個就是bytes.Buffer為了實現io.Writer接口而實現的一個方法，可以幫我們寫入數據流。

func (b *Buffer) Write(p []byte) (n int, err error) {
    b.lastRead = opInvalid
    m := b.grow(len(p))
    return copy(b.buf[m:], p), nil
}

以上就是bytes.Buffer實現io.Writer接口的方法。最終我們看到，寫入的切片會被拷貝到b.buf里，這里b.buf[m:]拷貝其實就是追加的意思，不會覆蓋已經存在的數據。

從實現看，我們發現其實只有b *Buffer指針實現了io.Writer接口，所以我們示例代碼中調用fmt.Fprint函數的時候，傳遞的是一個地址&b。

func Fprint(w io.Writer, a ...interface{}) (n int, err error) {
    p := newPrinter()
    p.doPrint(a)
    n, err = w.Write(p.buf)
    p.free()
    return
}

這是函數fmt.Fprint的實現，它的功能就是實現把數據a寫入到一個io.Writer接口，具體如何寫入，它是不關心的。因為這都是io.Writer會做的，它只關心可以寫入即可。w.Write(p.buf)調用Wirte方法寫入。

最后的b.WriteTo(os.Stdout)是把最終的數據輸出到標準的os.Stdout里，以便我們查看輸出，它接收一個io.Writer接口類型的參數。開篇我們講過os.Stdout也實現了這個io.Writer接口，所以就可以作為參數傳入。

這里我們會發現，很多方法的接收參數都是io.Writer接口，當然還有io.Reader接口，這就是面向接口的編程。我們不用關注具體實現，只關注這個接口可以做什么事情。如果我們換成輸出到文件里，那也很容易，只需把os.File類型作為參數即可。任何實現了該接口的類型，都可以作為參數。

除了b.WriteTo方法外，我們還可以使用io.Reader接口的Read方法實現數據的讀取。

var p [100]byte
n,err:=b.Read(p[:])
fmt.Println(n,err,string(p[:n]))

這是最原始的方法，使用Read方法，n為讀取的字節數，然后我們輸出打印出來。

因為byte.Buffer指針實現了io.Reader接口，所以我們還可以使用如下方式讀取數據信息。

data,err:=ioutil.ReadAll(&b)
fmt.Println(string(data),err)

ioutil.ReadAll接收了一個io.Reader接口的參數，表明可以從任何實現了io.Reader接口的類型里讀取全部的數據。

func readAll(r io.Reader, capacity int64) (b []byte, err error) {
    buf := bytes.NewBuffer(make([]byte, 0, capacity))
    // If the buffer overflows, we will get bytes.ErrTooLarge.
    // Return that as an error. Any other panic remains.
    defer func() {
        e := recover()        
        if e == nil {
                    return
        }       
        if panicErr, ok := e.(error); ok && panicErr == bytes.ErrTooLarge {
                   err = panicErr    
        } else {
                    panic(e)
        }
    }()
    _, err = buf.ReadFrom(r)    return buf.Bytes(), err
}

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