关于golang中IO相关的Buffer类浅析

小灰灰 2021-12-07 15:02 133阅读 0赞

### io重要的接口 ###

在介绍buffer之前，先来认识两个重要的接口，如下边所示：

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

上边两个接口在golang sdk安装目录src/io/io.go中定义。后边凡是涉及到io相关操作的，基本上都实现了这两个接口，如：

1. package bufio 中的Reader类
    2. package bytes 中的Reader类与Buffer类
    3. package os 中 的File类，这个实现的最为复杂，主要由于在文件操作中，需要系统底层提供服务。
    ...不再一一列举...

经常听说有这么一句话：“使用I/O buffer，有助于提高效率”。但是，我想反问的是，真的提高了效率了吗？   
buffer在什么情况下会提高我们的程序性能呢?带着这个问题，我们来剖析一下上边提到的几个类。

### 1.第一个类bytes.Reader ###

这个类，实现了io.Reader接口，但是这个类没有实现io.Writer接口。这个类没有buffer，为啥？因为这个类，在初始化时，将字符流传入到对象中保存，没有提供Write方法写入新的字符流。所以，这个类不需要buffer。

### 2.第二个类bytes.Buffer ###

这个类实现了io.Reader与io.Writer接口，这个类在写入字节流的过程中，使用到了buffer，怎么实现的呢？   
在初始化这个类时，会传入一个\[\]byte类型的slice到对象中，当Write方法向这个对象中写入字节流时，如果之前传入的这个\[\]byte申请的空间不够时，Write会调用自身的Grow方法，给这个\[\]byte类型的slice类型扩容，这样，这个里边的buffer会随着写入量增大，长度会不断的扩大。如果此处没有buffer的话，当写入容量满时，要么阻塞，要么循环写入，这样会导致系统卡死或数据被破坏，当引入buffer后，解决了上边的两个问题。但是这种解决方式，存在一个隐患，也就是如果出现读取死循环，这样会造成内存溢出。

### 3.第三个类bufio.Reader ###

这个类实现了io.Reader接口，这个类在实例化时，需要传入一个io.Reader类型的变量，这问题就来了，一个io.Reader类型的变量，一定是实现了Read方法了，那么为什么还需要装进bufio.Reader对象中呢？原来，bufio.Reader类中得Read方法，在读取字节流时，对传入的\[\]byte类型变量空间长度进行检查，如果传入变量的长度小于bufio.Reader初始化的容量，将会首先调用io.Reader自己的Read方法，将内容写入到bufio.Reader对象的buffer中，然后将值复制给传入的\[\]byte变量。这样做的好处是，在执行io.Reader的Read方法时，多读取一些字节，这样对于像文件操作就大有裨益。

### 4.第四个类os.File ###

这个类实现了io.Writer与io.Reader类,但是有点特殊的是,os.File的Read方法与Write均需要借助于系统层面的文件操作方法.总所周知,在文件读取时,Read与Write方法时没有缓存的,也就是你读几个字节,取决于你传入的变量容量是多少,如果容量为1,那么对于文件读取而言,就会很慢,所以将os.File的对象,传入到bufio.Reader对象中,这样可以在某些程度上提高效率,哪些时候呢?就是你在调用Read方法时,传入的变量容量太小时,会提高读取效率.但是bufio.Reader提供的Read方法不能保证每次读到的字符数一致,这个与其实现方式有关,但是不影响我们使用,只要确保收到EOF,再停止读取即可.

**总结**   
在使用I/O操作时,bufio包提供了带buffer的方式读取I/O流,在操作文件读取,报文读取等上,可以在某种程度上提高效率,bufio中的类,并没有从底层实现Read与Write方法,只是限定了最小读取量.这个最小量就是bufio.Reader初始化长度.   
bytes.Buffer提供的buffer十分强大,这个类不仅实现了io.Reader接口,还实现了io.Writer接口.所以bytes.Buffer的对象不仅可以读取,还可以追加写入,写入的过程中,容量还可以自动扩展,所以,功能十分强大.但是在使用时,要注意安全,bytes.Buffer会不断的扩大,扩大,最终还会panic.

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