Go語言小貼士1 － io包

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Go語言作為定位服務端編程的語言，處理檔案和網路通訊是它主要的應用情境，不論是處理檔案還是處理網路通訊，它們都被稱之為IO編程，即－對電腦的輸入輸出裝置進行編程。Go的運行時有一個名叫io的包，從命名可想而知它在Go語言的實際應用中有多麼重要的地位，Go語言的所有IO編程都繞不過這一個包。

所以正確的理解這個包，在Go語言的工程實踐中是非常重要的，不論你是準備用Go語言處理檔案還是處理網路通訊，請務必先看這個包。

io包中大部分是介面定義，其中io.Reader和io.Writer最為關鍵。在Go語言中，檔案、通訊端等一切輸入裝置抽象，都會實現io.Reader介面，而一切輸出裝置抽象，都會實現io.Writer介面。

io.Reader的定義如下：

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

其中文檔的說明非常重要，文檔中詳細描述了Read方法的各種返回可能性。

文檔描述中有一個要點，就是n可能小於等於len(p)，也就是說Go在讀IO的時候，是不會保證一次讀取預期的所有資料的。

如果我們要確保一次讀取我們所需的所有資料，就需要在一個迴圈裡調用Read，累加每次返回的n並小心設定下次Read時p的位移量，直到n的累加值達到我們的預期。

因為上述需求實在太常見了，所以Go在io包中提供了一個ReadFull函數來做到一次讀取要求的所有資料，通過閱讀ReadFull函數的代碼，也可以反過來協助大家理解io.Reader是怎麼運作的。

我們稍微跳躍一下，看一下net包中的Conn介面，net.Conn介面的第一個方法就是Read，方法簽名跟io.Reader介面要求的一樣。

要做好Go語言的網路編程，在理解net.Conn之前，先得理解io.Reader，否則該用io.ReadFull的地方沒有用，就可能出現奇怪的協議解析錯誤，並且很難排查。

這就是我說io.Reader很重要的原因。

接著我們再看io.Writer介面：

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

文檔中最關鍵的資訊是：如果n小於len(p)，err必須不為nil。

也就是說io.Writer在每次寫資料時，要保證資料的完整寫入，這個特性跟io.Reader正好是相反的。

基於io.Writer的這一特性，我們可以推斷，當我們往一個net.Conn寫入資料時（是的，它當然也實現了這個介面），調用會阻塞直到資料完整寫完或者發生IO錯誤，這甚至不需要我們閱讀任何Go的底層代碼就可以做出這個判斷，如果你去閱讀net包和runtime包的底層代碼，可以進一步確認這個事實。

基於這個事實，我們在設計網路應用或其它IO應用的時候就要小心我們的應用情境中IO阻塞是否是可接受的，如果IO阻塞會影響到業務處理，那我們就需要想辦法讓IO變成非同步行為。

Go語言中要讓一個事情變成非同步很簡單，舉個例子：

type Session struct {        conn     net.Conn        sendChan chan []byte}func NewSession(conn net.Conn, sendChanSize int) *Session {        s := &Session{                conn:     conn,                sendChan: make(chan []byte, sendChanSize),        }        go s.sendLoop()        return s}func (s *Session) sendLoop() {        for {                p := <-s.sendChan                _, err := s.conn.Write(p)                if err != nil {                        return                }        }}func (s *Session) Send(p []byte) error {        select {        case s.sendChan <- p:        default:                return errors.New("Send Chan Blocked!")        }        return nil}

以上代碼是利用Goroutine和chan來實現非同步發送訊息，Go的chan在緩衝區滿之前是不會阻塞的，緩衝區滿了再繼續往裡寫就會阻塞。

為了防止極端情況下chan的緩衝區滿發生阻塞影響到業務，我們利用select文法的特性來做到不阻塞並返回錯誤。

io包除了io.Reader和io.Writer外，還有很多很有用的內容，比如io.Copy，通過閱讀底層實現代碼，你會發現io.Copy不僅僅是簡單的從一個io.Reader讀區資料寫入io.Writer，當要通過net.Conn發送一個檔案時，它其實會利用Linux的SendFile機製做到零拷貝。

這篇文章沒辦法一一例舉和說明io包的所有內容，也無法代替包的文檔，請大家務必要自己仔細閱讀包的文檔（其實文檔第二段就非常關鍵，不要假定這些調用是安全執行緒的）。