Go标准库学习笔记-带缓冲的IO(bufio)

概述

bufio模块通过对io模块的封装,提供了数据缓冲功能,能够一定程度减少大块数据读写带来的开销。

实际上在bufio各个组件内部都维护了一个缓冲区,数据读写操作都直接通过缓存区进行。当发起一次读写操作时,会首先尝试从缓冲区获取数据;只有当缓冲区没有数据时,才会从数据源获取数据更新缓冲。

Reader

可以通过NewReader函数创建bufio.Reader对象,函数接收一个io.Reader作为参数;也就是说,bufio.Reader不能直接使用,需要绑定到某个io.Reader上。函数声明如下:

func NewReader(rd io.Reader) *Reader

func NewReaderSize(rd io.Reader, size int) *Reader // 可以配置缓冲区的大小

相较于io.Reader,bufio.Reader提供了很多实用的方法,能够更有效的对数据进行读取。首先是几个基础方法,它们能够对Reader进行细粒度的操作:

  • Read,读取n个byte数据
  • Discard,丢弃接下来n个byte数据
  • Peek,获取当前缓冲区内接下来的n个byte,但是不移动指针
  • Reset,清空整个缓冲区

具体的方法声明如下:

func (b *Reader) Read(p []byte) (n int, err error)

func (b *Reader) Discard(n int) (discarded int, err error)

func (b *Reader) Peek(n int) ([]byte, error)

func (b *Reader) Reset(r io.Reader)

除了上面的基础操作之外,bufio.Reader还提供了多个更高抽象层次的方法对数据进行简单的结构化读取。主要包括如下几个方法:

  • ReadByte,读取一个byte
  • ReadRune,读取一个utf-8字符
  • ReadLine,读取一行数据,由’\n’分隔
  • ReadBytes,读取一个byte列表
  • ReadString,读取一个字符串

其中前三个函数都没有参数,会从缓冲区读取一个满足需求的数据。后面两个函数接收一个参数delim,用于做数据拆分,持续读取数据直到当前字节的值等于delim,然后返回这些数据;实际上这两个函数功能相同,只是在函数返回值的类型上有所区别。具体的方法声明如下:

func (b *Reader) ReadByte() (byte, error)

func (b *Reader) ReadRune() (r rune, size int, err error)

func (b *Reader) ReadLine() (line []byte, isPrefix bool, err error)

func (b *Reader) ReadBytes(delim byte) ([]byte, error)

func (b *Reader) ReadString(delim byte) (string, error)

下面是一个简单的示例,使用ReadString方法获取用‘ ’分隔的字符串。

package main

import (
    "bufio"
    "fmt"
    "strings"
)

func main() {
    r := strings.NewReader("hello world !")
    reader := bufio.NewReader(r)

    for {
        str, err := reader.ReadString(byte(' '))
        fmt.Println(str)
        if err != nil {
            return
        }
    }
}

Scanner

实际使用中,更推荐使用Scanner对数据进行读取,而非直接使用Reader类。Scanner可以通过splitFunc将输入数据拆分为多个token,然后依次进行读取。

和Reader类似,Scanner需要绑定到某个io.Reader上,通过NewScannner进行创建,函数声明如下:

func NewScanner(r io.Reader) *Scanner

在使用之前还需要设置splitFunc(默认为ScanLines),splitFunc用于将输入数据拆分为多个token。bufio模块提供了几个默认splitFunc,能够满足大部分场景的需求,包括:

  • ScanBytes,按照byte进行拆分
  • ScanLines,按照行(“\n”)进行拆分
  • ScanRunes,按照utf-8字符进行拆分
  • ScanWords,按照单词(” “)进行拆分

通过Scanner的Split方法,可以为Scanner指定splitFunc。使用方法如下:

scanner := bufio.NewScanner(os.StdIn)

scanner.split(bufio.ScanWords

除此了默认的splitFunc之外,也可以定义自己的splitFunc,函数需要满足如下声明:

type SplitFunc func(data []byte, atEOF bool) (advance int, token []byte, err error)

函数接收两个参数,第一个参数是输入数据,第二个参数是一个标识位,用于标识当前数据是否为结束。函数返回三个参数,第一个是本次split操作的指针偏移;第二个是当前读取到的token;第三个是返回的错误信息。

在完成了Scanner初始化之后,通过Scan方法可以在输入中向前读取一个token,读取成功返回True;使用Text和Bytes方法获取这个token,Text返回一个字符串,Bytes返回字节数组。方法声明如下:

func (s *Scanner) Scan() bool

func (s *Scanner) Text() string

func (s *Scanner) Text() []byte

下面的示例使用Scanner对上面的示例进行了重现,可以看到和Reader相比,Scanner的使用更加便捷。

package main

import (
    "bufio"
    "strings"
    "fmt"
)

func main() {

    scanner := bufio.NewScanner(strings.NewReader("hello world !"))

    scanner.Split(bufio.ScanWords)

    for scanner.Scan() {
        fmt.Println(scanner.Text())
    }

}

Writer

和Reader类似,Writer也对应的提供了多组方法。基础方法包括如下几个:

func (b *Writer) Write(p []byte) (nn int, err error) // 写入n byte数据

func (b *Writer) Reset(w io.Writer) // 重置当前缓冲区

func (b *Writer) Flush() error // 清空当前缓冲区,将数据写入输出

此外,Writer也提供了多个方法方便我们进行数据写入操作:

func (b *Writer) WriteByte(c byte) error  // 写入一个字节

func (b *Writer) WriteRune(r rune) (size int, err error) // 写入一个字符

func (b *Writer) WriteString(s string) (int, error) // 写入一个字符串

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