GOLang IO接口与工具使用方法讲解

一、io包中接口的好处和优势

1.1拷贝数据的函数

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的扩展接口和实现类型

2.1 io.Reader的扩展接口

io.ReadWriter 这个接口即是io.Reader的扩展接口，也是io.Writer的扩展接口；

该接口定义了一组行为，包含且仅包含了基本的字节序列读取方法Read，和字节写入方法Write。

io.ReadCloser： 该接口除了包含基本的字节序列读取方法以外，还拥有一个基本的关闭方法Close。

Close方法一般用于关闭数据读写的通道。这个接口其实是io.Reader接口和io.Closer接口的组合。

io.ReadWriteCloser：这个接口是io.Reader、io.Writer、io.Closer三个接口的组合。

io.ReadSeeker ：该接口拥有一个寻找读写位置的基本方法Seek。

该方法可以根据给定的偏移量，基于数据的起始位置、末尾位置、或者当前读写位置去寻找新的读写位置。这个新的读写位置用于表明下一次读或写时的起始索引。

Seek是io.Seeker接口唯一拥有的方法。

io.ReadWriteSeeker：这个接口是io.Reader、io.Writer、io.Seeker三个接口的组合。

2.2 io.Reader接口的实现类型

*io.LimitedReader：此类型的基本类型会包装io.Reader类型的值，并提供一个额外的受限读取的功能。

该类型的读取方法Read返回的总数据量会受到限制。无论该方法被调用多少次。这个限制由该类型的字段N指明，单位是字节。

*io.SectionReader ：此类型的基本类型可以包装io.ReaderAt类型的值，并且会限制它的Read方法，只能读取原始数据的一部分（或者说某一段）。

这个数据段段起始位置和末尾位置，需要在它被初始化的时候就指明，并且之后无法变更。该类型的值的行为与切片有些类型，只会对外暴露在其窗口之中的那些数据。

*io.teeReader：该类型是一个包级私有的数据类型，也是io.TeeReader函数结果值的实际类型。

TeeReader(r Reader, w Writer)函数的结果值的Read方法，会把r中的数据经过作为方法参数的字节切片p写入w中。也就是说，p是r和w的数据搬运工。

teeReader1 := io.TeeReader(src, dst)
p := make([]byte, 7)
teeReader1.Read(p)

*io.multiReader：该类型也是包级私有的数据类型。类似地，io包中有一个名为MultiReader的函数，它可以接受若干个io.Reader类型的参数值，并返回一个实际类型为io.multiReader的结果值。

当这个结果值当Read方法被调用，它会顺序地从前面那些io.Reader类型的参数值中读取数据。因此，我们也称之为多对象读取器。

*io.pipe：此类型是一个包级私有的数据类型。它不但实现了io.Reader接口，而且还实现了io.Writer接口。

实际上，io.PipeReader类型和io.PipeWriter类型拥有的所有指针方法都是以它为基础的。这些方法都是代理了io.pipe类型值所拥有的某一个方法而已。

Pipe() (*PipeReader, *PipeWriter) 返回两个类型的指针值，并分别把它们作为其生成的同步内存管道的两端。所以可以说，*io.pipe类型就是io包提供的同步内存管道的核心实现。

*ip.PipeReader该类型可以被视为*io.pipe类型的代理类型。它代理了后者的一部分功能，并基于后者实现了io.ReadClosed接口。同时，它还定义了同步内存管道的读取端。

在实际的面试中，只要应聘者能够从某一个方面出发，说出io.Reader的扩展接口及其存在意义，或者说清楚该接口的三五个实现类型，那么就可以算是基本回答正确了。

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) {
// 创建一个字符串
// 创建一个字符串读取器，它的名字是 reader1。
fmt.Println("创建一个字符串读取器，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("基于当前的所以，移动％d的偏移量后，新的索引值为: ％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("创建一个新的限制Reader，限制读的数量为：％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("创建一个新的teeReader， 带有一个reader和一个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("创建一个section Reader 带有一个Reader， 偏移量为％d, 数量为 ％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("创建一个multi-reader， 带有4个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("创建一个新的内存同步管道....")
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."),
}
// 这里的同步工具，纯属为了保证下面示例中的打印语句能够执行完成
// 在实际中没必要这样做
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包的接口以及它们之间的关系

没有嵌入其它接口并且只定义了一个方法的接口，总共有11个。其中有3个接口有着众多的扩展接口和实现类型，它们是：io.Reader、io.Writer、io.Closer。

可以把这些接口分为四类：读取、写入、关闭、读写位置设定。前三个操作属于基本的I/O操作。

3.1 读操作接口

上面已经讨论，核心接口io.Reader有5个扩展接口，6个实现类型。更多的读操作接口还有：

io.ByteReader和io.RuneReader。它们分别定义了一个读取方法：ReadByte和ReadRune。用于读取下一个单一的字节和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的实现类型。同时，这两个接口，还都实现了io.ByteScanner和 io.RuneScanner。

type ByteScanner interface {
ByteReader
UnreadByte() error
}

io.ByteScanner接口内嵌了简单接口io.ByteReader、并额外定义了UnreadByte方法，这样，它就抽象出一个能够读取和读回退单字节的功能集。

type RuneScanner interface {
RuneReader
UnreadRune() error
}

io.RuneScanner接口内嵌了简单接口io.RunneReader，并额外定义了UnreadRune方法。这样，它就抽象出一个能够读取和读回退单个Unicode字符的功能集。

io.ReaderAt接口只定义了一个方法ReadAt。ReadAt是一个纯粹的只读方法。

它只读其所属值中包含的字节，而不对这个值进行真正的修改。比如，它绝对不能修改已读计数的值。

io.WriterTo接口，定义了一个名为WriteTo的方法。它只会接受一个io.Writer类型的参数值，并从该参数值中读出数据，并写入其所属值中。

与之对应的接口是io.ReaderFrom

io.CopyN函数，在复制数据的时候，会检查其参数src，是否实现了io.WriterTo接口。如果是，那么它就直接利用该值的WriteTo方法，把其中的数据拷贝给参数dst参数的值。

类似地，这个函数还会检查dst的值是否实现了io.ReaderFrom接口。如果是，那么它就会利用这个值的ReadFrom方法，直接从src那里把数据拷贝到该值。

io.Copy和io.CopyBuffer，和io.CopyN一样。因为它们内部复制到时候，使用同一套代码。

3.2 写操作接口

io.ReaderFrom接口，它定义了一个名叫ReadFrom的写入方法。该方法接受一个io.Reader类型的参数值。并会从该参数值中读取数据，并写入到所属值中。

基于io.Writer 扩展的接口

io.ReadWriter

*io.pipe就是io.ReadWriter 接口的实现类型。

io.ReadWriteClose

io.ReadWriteSeeker

io.WriteCloser

io.WriteSeeker

io.ByteWriter

io.WriterAt

*io.File不但是io.WriterAt的实现类型，同时还实现了io.ReadWriterCloser、io.ReadWriteSeeker接口。

3.3 读写位置设定接口

io.Seeker接口作为一个读写位置设定相关的接口，仅定义了一个方法，叫Seek。

基于io.Seeker扩展的接口：

io.ReadSeeker

io.ReadWriteSeeker

io.WriteSeeker

io.WriteSeeker是基于io.Writer和io.Seeker的扩展接口

*strings.Reader和*io.SectionReader都实现了io.Seeker接口，这两个类型也都是io.ReaderAt接口的实现类型。

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 关闭操作

io.Closer

它的实现类型，在io包里只有io.PipeReader和io.PipeWriter。

四、总结11个简单接口和9个扩展接口

4.1 读取操作接口有5个

io.Reader

io.ByteReader

io.RuneReader

io.ReaderAt

io.WriterTo

4.2 写入操作接口有4个

io.Writer

io.ByteWriter

io.WriterAt

io.ReaderFrom

4.3 关闭操作接口有1个

io.Closer

4.4 读写位置设定的接口有1个

io.Seeker

4.5 基于11简单接口的扩展接口有9个

io.ReadWriter

io.ReadCloser

io.ReadSeeker

io.ByteScanner

io.RuneScanner

io.ReadWriteCloser

io.ReadWriteSeeker

io.WriteCloser

io.WriteSeeker

来源：https://blog.csdn.net/hefrankeleyn/article/details/129349093