Go36-44,45-文件操作（os.File）-創(chuàng)新互聯(lián)

os包

通過os包，可以擁有操控計算機操作系統(tǒng)的能力。這個代碼包提供的都是平臺不相關的API。無論是Linux、macOS、Windows、FreeBSD、OpenBSD、Plan9，os包都可以提供統(tǒng)一的使用接口。這樣就可以用同樣的方法來操縱不同的操作系統(tǒng)，并得到相似的結果。
os包中的API主要可以幫助我們使用操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)、權限系統(tǒng)、環(huán)境變量、系統(tǒng)進程以及系統(tǒng)信號。其中，文件系統(tǒng)的API最豐富。不但可以用來創(chuàng)建和刪除文件以及目錄，還可以獲取到各種信息、修改內容、修改訪問權限。等等。這里，最常用的數(shù)據(jù)類型就是：os.File。

員工經過長期磨合與沉淀，具備了協(xié)作精神，得以通過團隊的力量開發(fā)出優(yōu)質的產品。創(chuàng)新互聯(lián)公司堅持“專注、創(chuàng)新、易用”的產品理念，因為“專注所以專業(yè)、創(chuàng)新互聯(lián)網站所以易用所以簡單”。公司專注于為企業(yè)提供做網站、網站建設、微信公眾號開發(fā)、電商網站開發(fā)，微信小程序，軟件定制制作等一站式互聯(lián)網企業(yè)服務。

os.File類型介紹

從字面上看，os.File類型代表了操作系統(tǒng)中的文件，但是實際上，它代表的遠不止于此。比如對于類Unix的操作系統(tǒng)，包括Linux、macOS、FreeBSD等，其中的一切都可以被看作是文件。
除了文本文件、二進制文件、壓縮文件、目錄這些常見的形式之外，還有符號鏈接、各種物理設備（包括內置或外接的面向塊或者字符的設備）、命名管道，以及套接字（也就是socket），等等。所以能夠利用os.File類型操縱的東西有很多。不過接下來主要介紹os.File類型應用于常規(guī)文件。

實現(xiàn)的io接口

os.File類型擁有的都是指針方法，它的指針實現(xiàn)了很多io包中的接口。
對于io包中最核心的3個簡單接口io.Reader、io.Writer和io.Closer，*os.File類型都實現(xiàn)了它們。另外還順便實現(xiàn)了io包中的9個擴展接口中的7個。沒有實現(xiàn)簡單接口io.ByteReader和io.RuneReader，所以也沒有實現(xiàn)上面這兩個的擴展接口io.ByteScannser和io.RuneScanner。
總之，os.File類型及其指針類型的值，不但可以通過各種方式讀取和寫入某個文件中的內容，還可以尋找并設定下一次讀取或寫入時的起始索引位置，另外還可以隨時對文件進行關閉。但是，它并不能專門的讀取文件中的下一個字節(jié)或Unicode字符，也不能進行任何的讀回退操作。不過，單讀讀取下一個字節(jié)或字符的功能也可以通過其他方式來實現(xiàn)。比如用Read方法傳入適當?shù)膮?shù)。

使用反射檢查接口的實現(xiàn)
下面的示例枚舉了io包中的所有接口，檢查*os.File是否實現(xiàn)了該接口：

package main

import (
    "bytes"
    "fmt"
    "io"
    "os"
    "reflect"
)

// ioTypes 代表了io代碼包中的所有接口的反射類型。
var ioTypes = []reflect.Type{
    reflect.TypeOf((*io.Reader)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.Writer)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.Closer)(nil)).Elem(),

    reflect.TypeOf((*io.ByteReader)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.RuneReader)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.ReaderAt)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.Seeker)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.WriterTo)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.ByteWriter)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.WriterAt)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.ReaderFrom)(nil)).Elem(),

    reflect.TypeOf((*io.ByteScanner)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.RuneScanner)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.ReadSeeker)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.ReadCloser)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.WriteCloser)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.WriteSeeker)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.ReadWriter)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.ReadWriteSeeker)(nil)).Elem(),
    reflect.TypeOf((*io.ReadWriteCloser)(nil)).Elem(),
}

func main() {
    var file os.File
    fileType := reflect.TypeOf(&file)
    var buf bytes.Buffer  // 存放沒有實現(xiàn)的那些接口信息，最后統(tǒng)一打印出來
    fmt.Fprintf(&buf, "Type %T not implements:\n", &file)
    fmt.Printf("Type %T implements:\n", &file)
    for _, t := range ioTypes {
        if fileType.Implements(t) {
            fmt.Println(t.String())
        } else {
            fmt.Fprintln(&buf, t.String())
        }
    }
    fmt.Println()
    fmt.Println(buf.String())
}

一般要檢查接口是否實現(xiàn)了，不需要用到反射這么高級的用法。

操作文件

要操作文件，首先要獲取一個os.File類型的指針值，簡稱File值。在os包中，有如下幾個函數(shù)：

Create
NewFile
Open
OpenFile

os.Create函數(shù)

用于根據(jù)給定的路徑創(chuàng)建一個新的文件。它會返回一個File值和一個錯誤值。可以在該函數(shù)返回的File值之上，對相應的文件進行讀操作和寫操作。使用這個函數(shù)創(chuàng)建的文件，對操作系統(tǒng)中的所有用戶來說都是可以讀和寫的。
注意，如果給定的路徑已經存在一個文件了，那么該函數(shù)會先清空現(xiàn)有文件中的內容，然后再把該文件的File值返回。就是覆蓋原有文件創(chuàng)建一個新的空文件。另外，如果有錯誤，會通過第二個參數(shù)返回錯誤值。比如，如果路徑不存在，那么會返回一個*os.PathErro類型的錯誤值。
下面的示例，嘗試當在前目錄下創(chuàng)建一個文件。還會把當前目錄的名稱截掉最后一個字符，這應該會是一個不存在的目錄，同樣嘗試創(chuàng)建一個文件，然后會返回一個預期的錯誤：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "path/filepath"
)

func main() {
    tempPath := os.TempDir()
    fmt.Println("系統(tǒng)的臨時文件夾:", tempPath)

    fileName := "test.txt"
    var paths []string
    dir, _ := os.Getwd()
    dirPath := filepath.Join(dir, fileName)  // 在當前文件夾下創(chuàng)建一個文件
    paths = append(paths, dirPath)
    notExistsPath := filepath.Join(dir[:len(dir)-1], fileName)  // 這個文件夾路徑應該不存在
    paths = append(paths, notExistsPath)

    for _, path := range paths {
        fmt.Println("創(chuàng)建文件:", path)
        _, err := os.Create(path)  // 返回的第一個參數(shù)是*File，就不要的
        if err != nil {
            var underlyingErr string
            if _, ok := err.(*os.PathError); ok {
                underlyingErr = "(path error)"
            }
            fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v %s\n", err, underlyingErr)
            continue
        }
        fmt.Println("創(chuàng)建文件成功.")
    }
}

os.NewFile函數(shù)

該函數(shù)在被調用的時候需要接受一個代表文件描述符的uintptr類型的值，以及一個用于表示文件名的字符串。如果給定的不是有效的文件描述符，那么會返回nil。否則，返回相應文件的File值。這里不要被函數(shù)名稱誤導，它的功能不是創(chuàng)建一個新的文件，而是依據(jù)一個已經存在的文件的描述符，來新建一個包裝了該文件的File值。比如，可以像這樣拿到一個包裝了標準錯誤輸出的File值：

file := os.NewFile(uintptr(syscall.Stderr), "/dev/stderr")

然后，通過這個File值向標準錯誤輸出寫入一些內容，一般的效果就是打印出錯誤信息：

if file != nil {
    file.WriteString("Test Stderr.\n")
}

如果是一個已存在的文件，可以使用該文件的文件描述符作為函數(shù)的第一個參數(shù)返回File值。下面文件描述符的內容里還有一個示例。

os.Open函數(shù)

打開一個文件并返回包裝了該文件的File值。該函數(shù)只能以只讀模式打開文件。如果調用了File值的任何寫入方法，都會返回錯誤：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "path/filepath"
)

func main() {
    fileName := "test.txt"
    dir, _ := os.Getwd()
    dirPath := filepath.Join(dir, fileName)
    file, err := os.Open(dirPath)
    if err != nil {
        // 文件可能不存在，先創(chuàng)建一個文件
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v\n", err)
        return
    }
    _, err = file.WriteString(" ")  // 文件是只讀的，嘗試寫入會返回錯誤
    var underlyingErr string
    if _, ok := err.(*os.PathError); ok {
        underlyingErr = "(path error)"
    }
    fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v %s\n", err, underlyingErr)
}

文件描述符

實際上，上面說的只讀模式，正是應用在File值所持有的文件描述符之上的。
文件描述符，是由通常很小的非負整數(shù)代表的。它一般會由I/O相關的系統(tǒng)調用返回，并作為某個文件的一個表示存在。
從操作系統(tǒng)的層面看，針對任何文件的I/O操作都需要用到這個文件描述符。只不過，Go語言中的一些數(shù)據(jù)類型，為我們隱匿掉了這個描述符。實際上，在調用os.Create函數(shù)、os.Open函數(shù)以及之后會提到的os.OpenFile函數(shù)時，都會執(zhí)行同一個系統(tǒng)調用，并且在成功之后會得到這樣一個文件描述符。這個文件描述符將會被存儲在返回的File值中。os.File類型有一個Fd的指針方法，返回一個uintptr類型的值。這個值就代表了當前的File值所持有的那個文件描述符。
不過在os包中，只有NewFile函數(shù)需要用到它。所以，如果操作的只是常規(guī)的文件或目錄，也無需特別在意。
文件描述符相關的示例：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "path/filepath"
)

func main() {
    fileName := "test.txt"
    dir, _ := os.Getwd()
    dirPath := filepath.Join(dir, fileName)
    file1, err := os.Open(dirPath)
    if err != nil {
        // 文件可能不存在，先創(chuàng)建一個文件
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v\n", err)
        return
    }
    file2, _ := os.Open(dirPath)  // 雖然打開的是同一個文件，但卻是不同的文件描述符
    file3 := os.NewFile(file1.Fd(), dirPath)  // 可以通過文件描述符，獲取File值
    fmt.Println(file1.Fd(), file2.Fd(), file3.Fd())
}

通過Fd方法獲取到的文件描述符可以通過os.NewFile函數(shù)返回File值。

os.OpenFile函數(shù)

這個函數(shù)其實是os.Create函數(shù)和os.Open函數(shù)的底層支持，它最靈活。這個函數(shù)有3個參數(shù)：

func OpenFile(name string, flag int, perm FileMode) (*File, error) {
    testlog.Open(name)
    return openFileNolog(name, flag, perm)
}

name參數(shù)，是文件的路徑。
flag參數(shù)，是需要施加在文件描述符上的模式，叫操作模式，Open函數(shù)是只讀的就是因為在Open函數(shù)里調用OpenFile的時候指定了該參數(shù)：

func Open(name string) (*File, error) {
    return OpenFile(name, O_RDONLY, 0)
}

perm參數(shù)，也是模式，叫權限模式。類型是os.FileMode，此類型是一個基于uint32類型的再定義類型：

type FileMode uint32

這里的兩個模式：

flag ：操作模式，限定了操作文件方式
perm ：權限模式，控制文件的訪問權限

關于操作模式和訪問權限的更多細節(jié)，在后面繼續(xù)講。
打開文件并寫入內容的操作示例：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "path/filepath"
)

func main() {
    fileName := "test.txt"
    dir, _ := os.Getwd()
    dirPath := filepath.Join(dir, fileName)
    // O_WRONLY：只寫模式。O_CREATE：文件不存在就創(chuàng)建。O_TRUNC：打開并清空文件
    file, err := os.OpenFile(dirPath, os.O_WRONLY|os.O_CREATE|os.O_TRUNC, 0666)
    if err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v\n", err)
        return
    }
    n, err := file.WriteString("寫入操作")
    if err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "ERROR: %v\n", err)
    } else {
        fmt.Println("寫入字節(jié)數(shù)（bytes）:", n)
    }
}

操作模式

針對File值的操作模式主要有：

只讀模式：os.O_RNONLY
只寫模式：os.O_WRONLY
讀寫模式：os.O_RDWR

在新建一個文件的時候，必須把這三個模式中的一個設定為此文件的操作模式。
另外，還可以再設置額外的操作模式，選項如下：

os.O_APPEND ：寫入時追加到現(xiàn)有內容的后邊
os.O_CREARE ：當文件不存在是，創(chuàng)建一個新文件
os.O_EXCL ：需要與os.O_CREATE一同使用，表示給定的路徑不能是一個已存在的文件。（就是指定的文件必須不存在，然后創(chuàng)建文件）
os.O_SYNC ：在打開的文件之上實施同步I/O。它會保證讀寫的內容總會與硬盤上的數(shù)據(jù)保持同步
os.O_TRUNC ：如果文件已存在，并且是常規(guī)文件，就先清空其中的內容。（就是創(chuàng)建文件，如果文件存在則新建并覆蓋）

操作模式的使用

對于以上操作模式的使用，os.Open函數(shù)和os.Create函數(shù)都是現(xiàn)成的例子：

func Open(name string) (*File, error) {
    return OpenFile(name, O_RDONLY, 0)
}

func Create(name string) (*File, error) {
    return OpenFile(name, O_RDWR|O_CREATE|O_TRUNC, 0666)
}

這里順便也是下面訪問權限的例子了。
這里可以看到，多個操作符是通過按位或操作符（|）組合起來的，常用的寫模式的組合還有：

os.O_WRONLY|os.O_CREATE|os.O_EXCL: 文件存在會報錯，不存在才新建
os.O_WRONLY|os.O_CREATE|os.O_TRUNC: 無論是否有文件存在，都會得到一個空文件，然后可以寫入新內容
os.O_WRONLY|os.O_APPEND: 在文件內容后面追加內容

訪問權限

os.OpenFile函數(shù)的第三個參數(shù)perm代表的是權限模式，類型是os.FileMode。實際上，os.FIleMode類型能夠代表的，不只權限模式，還可以代表文件模式，也可以稱之為文件種類。
os.FileMode是基于uint32類型的再定義類型，它包含了32個比特位。在這32個比特位中，每個比特位都有其特定的意義：

如果最高位上的二進制數(shù)是1，那么該值的文件模式等同于os.ModeDir，這代表是一個目錄。
如果第26個比特位是1，那么該值的文件模式等同于os.ModeNamedPipe，這代表是一個命名管道。
最低的9個比特位，這幾位才用于表示文件的權限。這個權限參考Linux的ugo權限。

所有的常量都在源碼里有說明：

const (
    // The single letters are the abbreviations
    // used by the String method's formatting.
    ModeDir        FileMode = 1 << (32 - 1 - iota) // d: is a directory
    ModeAppend                                     // a: append-only
    ModeExclusive                                  // l: exclusive use
    ModeTemporary                                  // T: temporary file; Plan 9 only
    ModeSymlink                                    // L: symbolic link
    ModeDevice                                     // D: device file
    ModeNamedPipe                                  // p: named pipe (FIFO)
    ModeSocket                                     // S: Unix domain socket
    ModeSetuid                                     // u: setuid
    ModeSetgid                                     // g: setgid
    ModeCharDevice                                 // c: Unix character device, when ModeDevice is set
    ModeSticky                                     // t: sticky
    ModeIrregular                                  // ?: non-regular file; nothing else is known about this file

    // Mask for the type bits. For regular files, none will be set.
    ModeType = ModeDir | ModeSymlink | ModeNamedPipe | ModeSocket | ModeDevice | ModeIrregular

    ModePerm FileMode = 0777 // Unix permission bits
)

可以像操作模式那樣用按位或操作符（|）組合起來。一般也就直接0666或0777就好了。

補充-文件讀寫

這篇還是偏重理論，主要講的打開文件的操作。在打開文件獲取到os.File類型后，由于它的指針已經實現(xiàn)了各種io接口，之后的讀寫操作，就是通過調用*os.File實現(xiàn)的io接口來實現(xiàn)了。另外，io包還有一個ioutil子包，可以讀取整個文件。而逐行讀取文件的內容，也需要一些具體的實現(xiàn)。
下面這篇有一些文件讀寫的示例：
https://blog.51cto.com/steed/2315597

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名稱欄目：Go36-44,45-文件操作（os.File）-創(chuàng)新互聯(lián)
標題路徑：http://muchs.cn/article44/ipdee.html

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