Go语言的IO库那么多，我该怎么选？

野性酷女 2022-09-03 09:29 178阅读 0赞

在计算机和信息技术领域里`I/O`这个术语表示输入 / 输出 ( 英语：Input / Output ) ，通常指数据在存储器（内部和外部）或其他周边设备之间的输入和输出，是信息处理系统与外部之间的通信。输入是系统接收的信号或数据，输出则是从其发送的信号或数据。

在Go语言中涉及`I/O`操作的内置库有很多种，比如：`io`库，`os`库，`ioutil`库，`bufio`库，`bytes`库，`strings`库等等。拥有这么多内置库是好事，但是具体到涉及`I/O`的场景我们应该选择哪个库呢？

## io.Reader/Writer ##

Go语言里使用`io.Reader`和`io.Writer`两个 interface 来抽象`I/O`，他们的定义如下。

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

`io.Reader` 接口代表一个可以从中读取字节流的实体，而`io.Writer`则代表一个可以向其写入字节流的实体。

### io.Reader/Writer 常用的几种实现 ###

*  net.Conn: 表示网络连接。
 *  os.Stdin, os.Stdout, os.Stderr: 标准输入、输出和错误。
 *  os.File: 网络,标准输入输出,文件的流读取。
 *  strings.Reader: 字符串抽象成 io.Reader 的实现。
 *  bytes.Reader: \[\]byte抽象成 io.Reader 的实现。
 *  bytes.Buffer: \[\]byte抽象成 io.Reader 和 io.Writer 的实现。
 *  bufio.Reader/Writer: 带缓冲的流读取和写入（比如按行读写）。

除了这几种实现外常用的还有`ioutil`工具库包含了很多IO工具函数，编码相关的内置库`encoding/base64`、`encoding/binary`等也是通过 io.Reader 和 io.Writer 实现各自的编码功能的。

这些常用实现和工具库与io.Reader和io.Writer间的关系可以用下图表示。

![c83ea00e3f3988be1256f14fe46c700f.png][]

## 每种I/O库的使用场景 ##

### io库 ###

`io`库属于底层接口定义库。它的作用主要是定义个`I/O`的基本接口和个基本常量，并解释这些接口的功能。在实际编写代码做`I/O`操作时，这个库一般只用来调用它的常量和接口定义，比如用`io.EOF`判断是否已经读取完，用`io.Reader`做变量的类型声明。

// 字节流读取完后，会返回io.EOF这个error
    for {
     n, err := r.Read(buf)
     fmt.Println(n, err, buf[:n])
     if err == io.EOF {
      break
     }
    }

### os 库 ###

`os`库主要是处理操作系统操作的，它作为Go程序和操作系统交互的桥梁。创建文件、打开或者关闭文件、Socket等等这些操作和都是和操作系统挂钩的，所以都通过`os`库来执行。这个库经常和`ioutil`，`bufio`等配合使用

### ioutil库 ###

`ioutil`库是一个有工具包，它提供了很多实用的 IO 工具函数，例如 ReadAll、ReadFile、WriteFile、ReadDir。唯一需要注意的是它们都是一次性读取和一次性写入，所以使用时，尤其是把数据从文件里一次性读到内存中时需要注意文件的大小。

读出文件中的所有内容

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

将数据一次性写入文件

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

### bufio库 ###

bufio，可以理解为在`io`库的基础上额外封装加了一个缓存层，它提供了很多按行进行读写的函数，从io库的按字节读写变为按行读写对写代码来说还是方便了不少。

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
      // 循环中打印前100行内容
      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")都是按行读，只不过ReadLine读出来的是\[\]byte，后者直接读出了string，最终他们底层调用的都是ReadSlice方法。
 *  bufio VS ioutil 库：bufio  和 ioutil 库都提供了读写文件的能力。它们之间唯一的区别是 bufio 有一个额外的缓存层。这个优势主要体现在读取大文件的时候。

### bytes 和 strings 库 ###

bytes 和 strings 库里的 bytes.Reader 和string.Reader，它们都实现了`io.Reader`接口，也都提供了NewReader方法用来从`[]byte`或者`string`类型的变量直接构建出相应的Reader实现。

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
     }
    }

另一个区别是 bytes 库有Buffer的功能，而 strings 库则没有。

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

## 总结 ##

关于`io.Reader`和`io.Writer`接口，可以简单理解为读源和写源。也就是说，只要实现了`Reader`中的`Read`方法，这个东西就可以作为读源，里面可以包含数据，被我们读取。`Writer`也是如此。

以上是我对Go语言里做`I/O`操作时经常会用到的Go语言内置库在使用场景和每个库要解决的问题上的一些总结，希望能帮大家理清思路，作为参考，在开发任务中需要时正确选择合适的库完成`I/O`操作。如果文章中的叙述有错误，欢迎留言指正，也欢迎在留言中对文章内容进行探讨和提出建议。

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