Go 中如何检查文件是否存在？可能产生竞态条件？

嗨，大家好！本文是系列文章 Go 技巧第十三篇，系列文章查看：Go 语言技巧。

Go 中如何检查文件是否存在呢？

如果你用的是 Python，可通过标准库中 os.path.exists 函数实现。遗憾的是，Go 标准库没有提供这样直接的函数，好在，没有直接的，却有不那么直接的。

本文将基于这个话题展开，介绍 Go 中如何检查文件是否存在。

另外，本文最后还会介绍一个小注意点，即在判断文件是否存在时，如何避免中潜在的竞态条件。

os.Stat 检查文件状态

Go 标准库虽然没有提供类似于 os.Exist 这样直接的函数检查文件是否存在，但它提供另外一个函数 os.Stat。

os.Stat 函数的作用是获取文件状态信息，我们通过检查它返回的错误即可知晓文件是否存在。

示例代码，如下所示：

func main() {
  _, err := os.Stat("/path/to/file")
  if err != nil {
    if os.IsNotExist(err) {
      // 文件不存在
    } else {
      // 其他错误
    }
  }
  // 文件存在
}

第一个返回值表示文件信息，不是我们关心的重点，直接省略掉。

第二个返回值表示错误 error。如果文件不存在，可通过检查 os.IsNotExist 检查 error 是否是 os.ErrNotExist，确定文件是否存在。

与 C 对比

上面的示例中，我们使用 os.Stat 函数获取文件的状态，通过 errors.Is 判断返回错误，如果是 os.ErrNotExist，则文件不存在。

不得不说，这其实更底层更标准的做法。

类似于 Python 等高级语言，提供 os.path.exist 主要是为了方便编程，提高效率。

如果使用 Unix C 实现同样的功能，示例代码如下：

#include 
#include 
#include 

int main() {
  struct stat buffer;
  int exist = stat("/path/to/file", &buffer);
  if (exist != 0) {
    if (errno == ENOENT) { /* 文件不存在*/ } 
    else { /* 其他错误 */ }
    return 0;
  }
  // 文件存在
  return 0;
}

是不是和我们前面代码基本是一个模子。

Go1.13 以及之后推荐使用 errors.Is

自 Go 1.13 起，推荐使用 os.Stat 和 errors.Is 的组合。这种方法提供了更一致和灵活的错误处理方式。

具体而言，即使是经过包裹的错误，errors.Is 依然能够识别。

我期初认为，os.IsNotExist 能识别包裹 error，但不太确定，于是写了个代码简单测试了下。

示例代码，如下所示：

_, err := os.Stat("/path/to/file")  // 这是一个不存在的文件路径
werr := fmt.Errorf("Main: %w", err) // 包裹生成新错误
fmt.Println(os.IsNotExist(err))     // 返回 true，表示不存在，这是错误结果
fmt.Println(os.IsNotExist(werr))    // 返回 false，表示存在
fmt.Println(errors.Is(werr, os.ErrNotExist)) // 返回 true 表示不存在

测试结果都已写在注释中。

如上可知， os.IsNotExist 只能识别最初的 error，如果错误经过 fmt.Errorf 包裹，则必须使用 errors.Is 识别。

一句话概括，os.IsNotExist 可以用，但有适用范围，而 errors.Is 则更通用。

这一般也同样适用于其他类似的库。

直接使用 Open 避免竞态条件

到这里，基本已经解答了 Go 中如何检查文件存在性的问题。

但，我还想引入一个讨论：并发场景下，如何避免检查文件存在性时引入潜在的竞态条件？

简言之，文件状态可能在检查和操作发生变化。

什么是更好的做法呢？

我们可以直接尝试打开或操作文件，根据返回结果判断错误。

示例代码如下：

file, err := os.Open("/path/to/file")
if err != nil {
    if errors.Is(err, os.ErrNotExist) {
        // 文件不存在
    } else {
        // 处理其他类型的错误
    }
}

如上代码中，你通过 open 直接打开一个文件，如果文件不存在，os.Open 将返回一个错误，我们检查 error 确定下一步的操作。

通过这种方式，我们可以避免打开文件时引入竞态条件。

open 是原子操作？

读到这里，可能有人不禁问，为什么 open 能避免竞态条件呢？它是原子操作吗？

是的。

系统调用都是原子操作，操作系统会保证操作过程不受到干扰。如果出现问题，也会进行回滚操作.

这一点对于 Open 同样使用。

当我们使用 open 打开一个文件时，系统会确保在这个操作完成前，不会受其他操作干扰，包括如检查文件是否存在、创建文件描述符、分配必要的资源等。

结论

本文通过一个小小的问题：Go 语言中如何检查文件是否存在，除了引出 Go 中检查文件是否存在的基本方法。同时，还介绍了文件操作时如何避免潜在的竞态条件，进一步了解到一个有趣的小知识，Unix 系统调用是原子性操作。

最后，还是希望本文能帮助各位在 GO 语言的学习道路上起到一点微末作用。

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