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所属的专栏：Go语言开发零基础到高阶实战
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Go语言中的IO操作

在现代软件开发中，高效的输入输出（I/O）操作是提高程序性能的关键之一。Go语言提供了丰富的I/O操作接口，使得文件读写、网络通信等任务变得简单而高效。
Go语言的I/O操作主要通过标准库中的io包和os包实现。o包提供了一系列用于输入和输出操作的基本接口和原语。这些接口和原语构成了Go语言中处理I/O操作的基础，支持多种I/O设备的读写操作，包括文件、网络连接、内存缓冲区等。而os包则提供了对操作系统功能的封装，包括文件操作、进程管理等。

一、os包简介

os包是Go语言标准库中的一个重要包，提供了操作系统相关的功能接口。通过os包，我们可以执行各种底层操作，如读取和写入文件、获取系统信息、执行外部命令等。

二、常用函数与示例

1. 文件操作

1.1 获取文件信息

Stat：获取文件信息对象，符号链接会跳转。
Lstat：获取文件信息对象，符号链接不跳转。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

//看下fileinfo接口
// file
// fileInfo
/*
type FileInfo interface {
   Name() string       // base name of the file
   Size() int64        // length in bytes for regular files; system-dependent for others
   Mode() FileMode     // file mode bits ： 权限
   ModTime() time.Time // modification time
   IsDir() bool        // abbreviation for Mode().IsDir()

   // 获取更加详细的文件信息， *syscall.Stat_t  反射来获取
   Sys() any           // underlying data source (can return nil)
*/

func main() {
    // 获取某个文件的状态
    //func Stat(name string) (FileInfo, error)
    fileinfo, err := os.Stat("F:\\goworks\\src\\jingtian\\yufa\\type别名\\type别名.go")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println(fileinfo.Name())    // 文件名 demo01.go
    fmt.Println(fileinfo.IsDir())   // 是否目录 false
    fmt.Println(fileinfo.ModTime()) // 文件的修改时间 2024-09-26 10:03:01.0946679 +0800 CST
    fmt.Println(fileinfo.Size())    // 文件大小 1542 字节数 
    fmt.Println(fileinfo.Mode())    // 权限 -rw-rw-rw-
}

1.2 创建文件

Create：创建文件，如果文件存在，则清空原文件。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    //创建文件，文件不存在就创建文件，如果文件存在，则清空原文件。
        // func Create(name string) (*File, error)

    file, err := os.Create("example.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    //关闭文件，延迟执行
    defer file.Close()

    //向文件中写内容
    // func (f *File) WriteString(s string) (n int, err error)
    _, err = file.WriteString("Hello, World!")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
    fmt.Println("File created successfully")
}

文件创建，并且写入成功

创建的文件默认权限是0666

1.3 删除文件

Remove：删除文件或目录（单一文件）只能删除空文件夹，文件不存在会报错。如果文件夹中有文件也删不掉
RemoveAll：递归删除文件或目录，文件或目录不存在不报错，返回nil。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 删除文件
    // func Remove(name string) error
    //文件不存在会报错
    err := os.Remove("example.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("File removed successfully")
    }

    // 递归删除目录
    // func RemoveAll(path string) error
    //目录不存在返回nil 不会报错
    //可以删除指定目录下的目录或文件
    err = os.RemoveAll("testdir\\mydir.go")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("Directory removed successfully")
    }
}

1.4 重命名或移动文件

Rename：重命名文件或移动文件。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 重命名文件
    // func Rename(oldpath, newpath string) error
    err := os.Rename("张三.txt", "新张三.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("File renamed successfully")
    }

    // 移动文件
    err = os.Rename("新张三.txt", "testdir\\新张三.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("File moved successfully")
    }
}

1.5 打开文件

使用os.Open函数可以打开一个文件，返回一个*os.File类型的文件对象。如果文件打开失败，会返回一个错误。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    //func Open(name string) (*File, error)
    file, err := os.Open("example.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println("Error opening file:", err)
        return
    }
    defer file.Close()
    fmt.Println("File opened successfully")
    //打印打开的文件，是个内存地址
    fmt.Println("Reading file:", file)
}

打开文件常用方式二：os.OpenFile
在Go语言中，文件的读写操作是使用非常频繁的功能之一。os.OpenFile函数是Go标准库中用于打开文件的强大工具，它允许以多种模式打开文件，并可以设置文件的权限。
os.OpenFile函数简介
os.OpenFile函数用法如下：
func OpenFile(name string, flag int, perm FileMode) (File, error)
name：要打开的文件名或路径。
flag：打开文件的模式，可以是多个标志的按位或组合。常见的标志包括：
os.O_RDONLY：只读模式。
os.O_WRONLY：只写模式。
os.O_RDWR：读写模式。
os.O_APPEND：追加模式，在文件末尾写入数据而不覆盖原有数据。只要有这个参数，就会采用追加模式
os.O_CREATE：如果文件不存在则创建文件。
os.O_EXCL：与O_CREATE一起使用，可执行权限。
os.O_SYNC：同步模式，将文件更改刷新到磁盘。
os.O_TRUNC：截断模式，清空文件内容。
perm：文件权限，表示文件的读写权限，默认为0666（即所有用户都可读写）。
返回值是一个指向打开文件的File对象和一个可能出现的错误。如果文件打开成功，则可以通过该文件对象进行读取和写入操作。

使用os.OpenFile写文件
以下是一个使用os.OpenFile函数写文件的示例：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 以追加、创建、读写模式打开文件
    file, err := os.OpenFile("./example.txt", os.O_APPEND|os.O_CREATE|os.O_RDWR, 0666)
    if err != nil {
        fmt.Println("打开文件失败:", err)
        return
    }
    defer file.Close() // 确保在函数执行完毕后关闭文件

    // 写入文件
    _, err = file.Write([]byte("Hello, Go!\n"))
    if err != nil {
        fmt.Println("写入文件失败:", err)
        return
    }

    fmt.Println("文件写入成功")
}

将内容追加到文件中

1.6 读取文件

使用os.File对象的Read方法可以从文件中读取数据。Read方法会将数据读取到一个字节切片中，并返回读取的字节数和可能发生的错误。
需要借助 file.Read([]byte)读取 ，将file中的数据读取到 []byte 中， n，err n读取到的行数，err 错误，EOF错误，就代表文件读取完毕了

一直调用read，就代表光标往后移动…
以下是一个使用os.Open函数读文件的示例：

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

// 读取文件数据
func main() {
    // 我们习惯于在建立连接时候通过defer来关闭连接，保证程序不会出任何问题，或者忘记关闭
    // 建立连接
    file, _ := os.Open("example.txt")
    // 关闭连接
    defer file.Close()

    // 读代码 ,Go 的错误机制，让我们专心可以写业务代码。

    // 1、创建一个容器 （二进制文本文件--0100101010 => 读取流到一个容器 => 读取容器的数据）
    //一次性读取的内容长度为切片的长度，切片长度为2，容量为1024
    bs := make([]byte, 2, 1024) // 缓冲区，可以接受我们读取的数据 这里设置的是一次性读取两个字节
    fmt.Printf("字节切片数据类型%T\n", bs)
    // 2、读取到缓冲区中。 // 汉字一个汉字占 3个字节
    // func (f *File) Read(b []byte) (n int, err error) 返回读到的字节数和错误
    // At end of file, Read returns 0, io.EOF. 读到文件末尾返回0和io.EOF
    n, err := file.Read(bs)
    fmt.Println(n)
    fmt.Println(err)
    //每次读取光标移动切片的长度，将读取的内容存到切片中。如果读取的文件是文本数据，可以通过string方法将切片中的内容转换为字符串
    //如果是MP4呀，音乐，图片等文件，就不要用string转换了
    fmt.Println(string(bs)) // 读取到的字符串  ab

    //继续往下读
    // 光标不停的向下去指向，读取出来的内容就存到我们的容器中。
    file.Read(bs)
    fmt.Println(string(bs)) // 读取到的字符串  cd

    file.Read(bs)
    fmt.Println(string(bs)) // 读取到的字符串  e

    //读到文件末尾，得到的n是0，err是EOF
    n, err = file.Read(bs)
    fmt.Println(n)
    fmt.Println(err) // EOF ，读取到了文件末尾。err就会返回EOF。
    //最后读到了e，将原来切片中的cd的c覆盖了，得到的最终结果是ed
    fmt.Println(string(bs)) // 读取到的字符串

}

1.7 IO写

写的话，要考虑文件的权限问题，大致流程如下
建立连接 （设置权限：可读可写，扩充这个文件的append） os.OpenFile

关闭连接

写入文件常用的方法

• file.Write

• file.WriteString

先看下example.txt文件

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {

    fileName := "example.txt"
    // 权限：如果我们要向一个文件中追加内容， O_APPEND, 如果没有，就是从头开始写
    file, _ := os.OpenFile(fileName, os.O_WRONLY|os.O_RDONLY|os.O_APPEND, os.ModePerm)
    defer file.Close()

    // 操作 字节切片写入
    bs := []byte{65, 66, 67, 68, 69} // A B C D E  ASCII编码
    // func (f *File) Write(b []byte) (n int, err error)
    //write方法 写入的是二进制数据字节流，即字节切片
    n, err := file.Write(bs)
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
    fmt.Println(n)

    // string类型的写入，可以直接将字符串写入到文件中
    n, err = file.WriteString("hhahahahah哈哈哈哈哈哈哈")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
    fmt.Println(n)
}

再看下example.txt文件，可以看到我们写入的内容全部追加到文件末尾

如果打开文件的方式不包含os.O_APPEND 则是将源文件覆盖写。os.O_APPEND的意思是，在打开文件时，将光标移动到文件末尾

2. 目录操作

2.1 创建目录

Mkdir：使用指定的权限和名称创建一个目录，目录存在会报错。
MkdirAll：递归创建目录，包括任何必要的上级目录，目录存在不报错。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 创建单个目录
    // func Mkdir(name string, perm FileMode) error
    // os.ModePerm 是0777的权限
    //mkidr创建目录，目录存在的情况下，会报错 Cannot create a file when that file already exists.
    err := os.Mkdir("singledir", os.ModePerm)
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("Single directory created successfully")
    }

    // 递归创建目录，目录存在不报错
    // func MkdirAll(path string, perm FileMode) error
    err = os.MkdirAll("nested/dirs/test", os.ModePerm)
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("Nested directories created successfully")
    }
}

2.2 更改当前工作目录

Getwd：获取当前工作目录。
Chdir：修改当前工作目录。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 获取当前工作目录
    path, err := os.Getwd()
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println("Current working directory:", path)

    // 修改当前工作目录
    err = os.Chdir("../")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    path, err = os.Getwd()
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println("New working directory:", path)
}

3. 环境变量

3.1 获取环境变量

Environ：返回所有的环境变量，格式为“key=value”的字符串切片。
Getenv：检索并返回名为key的环境变量的值，如果不存在则返回空字符串。
Setenv:
函数定义：func Setenv(key, value string) error
功能：设置名为key的环境变量，如果出错会返回该错误。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "strings"
)

func main() {
    // 设置环境变量
    err := os.Setenv("MY_ENV_VAR", "my_value")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    } else {
        fmt.Println("Environment variable set successfully")
    }

    // 获取并打印刚设置的环境变量
    value := os.Getenv("MY_ENV_VAR")
    fmt.Println("MY_ENV_VAR:", value)

    //查看所有环境变量
    envs := os.Environ()
    for _, env := range envs {
        cache := strings.Split(env, "=")
        fmt.Printf("key=%v value=%v\n", cache[0], cache[1])

    }

    // 清除所有环境变量（谨慎使用）
    // err = os.Clearenv()
    // if err != nil {
    //     fmt.Println(err)
    // } else {
    //     fmt.Println("All environment variables cleared")
    // }
}

4. 程序退出

Exit：让当前程序以给出的状态码code退出。一般来说，状态码0表示成功，非0表示出错。程序会立刻终止，并且defer的函数不会被执行。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 正常退出
    fmt.Println("Exiting the program successfully")
    //os.Exit(0)

    // 异常退出（不会执行到这里的代码）
    fmt.Println("This line will not be executed")
    os.Exit(1)
}

5. 获取系统信息

Hostname：返回内核提供的主机名。
Getuid：返回调用者的用户ID。
Getgid：返回调用者的组ID。
Getpid：返回调用者所在进程的进程ID。

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    // 获取主机名
    hostname, err := os.Hostname()
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println("Hostname:", hostname)

    // 获取用户ID
    uid := os.Getuid()
    fmt.Println("User ID:", uid)

    // 获取组ID
    gid := os.Getgid()
    fmt.Println("Group ID:", gid)

    // 获取进程ID
    pid := os.Getpid()
    fmt.Println("Process ID:", pid)
}

6. 执行外部命令

os/exec包用于执行外部命令，它提供了更高级别的接口来创建和管理进程。

1. 执行简单命令

package main

import (
    "fmt"
    "os/exec"
)

func main() {

    //查看系统中是否安装有该命令
    cmd_path, err := exec.LookPath("ipconfig")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println("系统中有该命令，命令路径为:", cmd_path)
    //Command每个参数都不能包含空格。多个参数，用引号包裹，逗号隔开
    cmd := exec.Command("ipconfig")
        // 如果不需要命令的输出，直接调用cmd.Run()即可

    err2 := cmd.Run()
    if err2 != nil {
        fmt.Println("Error:", err2)
    } else {
        fmt.Println("Command executed successfully")
    }
}

使用exec.Command函数创建一个代表外部命令的Cmd对象，然后使用Run方法执行命令并等待其完成。
我们使用 exec.Command() 创建了一个执行 ipconfig 命令的 *exec.Cmd，然后使用 Run() 方法启动了命令。

请注意，使用 exec.Command() 创建的命令默认不会有任何输出。如果我们想获取命令的标准输出，我们可以使用 Output() 或 CombinedOutput() 方法。如果我们想获取命令的标准错误输出，我们需要单独设置 Cmd.Stderr 字段。

2. 获取命令输出

使用Output方法运行命令并返回其标准输出的内容。

package main

import (
    "fmt"
    "os/exec"
)

func main() {
    //查看系统中是否安装有该命令
    cmd_path, err := exec.LookPath("ipconfig")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println("系统中有该命令，命令路径为:", cmd_path)
    cmd := exec.Command("ipconfig")
    output, err := cmd.Output()
    if err != nil {
        fmt.Println("Error:", err)
    } else {
        fmt.Println("Command output:", string(output))
    }
}

3. 处理标准输出和标准错误

CombinedOutput
func (c *Cmd) CombinedOutput() ([]byte, error)
说明：运行命令并返回组合到一起的标准输出和标准错误

package main

import (
    "fmt"
    "os/exec"
)

func main() {

    //查看系统中是否安装有该命令
    cmd_path, err := exec.LookPath("ping")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println("系统中有该命令，命令路径为:", cmd_path)

    // 创建一个新的命令，例如运行dir命令
    cmd := exec.Command("ping", "www.baidu.com")

    //获取标准输出
    out, err := cmd.CombinedOutput()
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println("标准输出为:", string(out))

}

三、文件复制

文件复制需要考虑的问题：
1、拿到需求，分析需求，编辑函数 copy()
2、编写参数(源文件，目标地址，缓冲区大小)
3、读取源文件，保存到缓冲区中
4、读取缓冲区的内容，将内容写入到新文件中
5、确保源文件读取完毕了，使用到for()循环。循环结束标志 io.EOF或者读取到的字节数为0

1. 自定义的文件复制实现

我们创建个目录utils。里面创建个copy.go

package utils

import (
    "fmt"
    "io"
    "os"
)

// Copy 方法需要参数为：source 源文件 ,destination 目标文件，缓冲区大小
func Copy(source, destination string, bufferSize int) {

    // 读取文件，读文件open方法就可以
    sourceFile, err := os.Open(source)
    if err != nil {
        fmt.Println("Open错误:", err)
    }

    // 输出文件 O_WRONLY , O_CREATE 如果不不存在，则会创建
    destinationFile, err := os.OpenFile(destination, os.O_WRONLY|os.O_CREATE, os.ModePerm)
    if err != nil {
        fmt.Println("OpenFile错误:", err)
    }
    // 关闭连接
    defer sourceFile.Close()
    defer destinationFile.Close()

    // 专注业务代码，拷贝
    // 创建缓冲区大小
    buf := make([]byte, bufferSize)
    // 循环读取，写入
    for {
        //一次读取设置的缓冲区大小的数据
        n, err := sourceFile.Read(buf)
        // 循环结束标志
        if n == 0 || err == io.EOF {
            fmt.Println("读取完毕源文件,复制完毕")
            break
        } else if err != nil {
            fmt.Println("读取错误:", err)
            return // 错误之后，必须要return终止函数执行。
        }
        // 将缓冲区的东西写出到目标文件
        // 因为循环写入过程中没有关闭文件，所以可以持续写入
        //根据实际读取的长度写入，防止最后一次读取时，读取的少于缓冲区长度
        _, err = destinationFile.Write(buf[:n])
        if err != nil {
            fmt.Println("写出错误：", err)
        }
    }

}

调用我们的copy方法，实现文件copy

package main

import "jingtian/yufa/io操作/utils"

func main() {
    source := "C:\\Users\\dell\\Desktop\\appsearch.zip"
    dest := "F:\\goworks\\src\\jingtian\\yufa\\io操作\\目标文件.zip"

    utils.Copy(source, dest, 1024)
}

运行，可以将源文件复制到目标地址

2. 使用系统自带的io.Copy()方法复制

// Copy2 使用系统自带的io.Copy方法
func Copy2(source, destination string) {
    // 读取文件
    sourceFile, err := os.Open(source)
    if err != nil {
        fmt.Println("Open错误:", err)
    }
    // 输出文件 O_WRONLY , O_CREATE 如果不不存在，则会创建
    destinationFile, err := os.OpenFile(destination, os.O_WRONLY|os.O_CREATE, os.ModePerm)
    if err != nil {
        fmt.Println("OpenFile错误:", err)
    }
    // 关闭
    defer sourceFile.Close()
    defer destinationFile.Close()

    // 具体的实现
    // 不用我们自己写循环读取写入了，直接调用系统的io.Copy()方法
    // func Copy(dst Writer, src Reader) (written int64, err error) 返回写入的字节数和错误
    written, err := io.Copy(destinationFile, sourceFile)
    if err != nil {
        fmt.Println("复制时出现错误", err)
        return
    }
    fmt.Println("文件的字节大小:", written)
}

3. 使用os.ReadFile和os.WriteFile来实现读取写入，从而实现复制

// Copy3 使用os.ReadFile和os.WriteFile来实现读取写入，从而实现复制
func Copy3(source, destination string) {
    // func ReadFile(name string) ([]byte, error)
    fileBuffer, _ := os.ReadFile(source)
    //func WriteFile(name string, data []byte, perm FileMode) error
    err := os.WriteFile(destination, fileBuffer, 0644)
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    fmt.Println("文件复制完成")

}

4. io.CopyBuffer() 适合大文件复制

// Copy4 io.CopyBuffer() 适合大文件
func Copy4(source, destination string, bufferSize int) {
    // 读取文件
    sourceFile, err := os.Open(source)
    if err != nil {
        fmt.Println("Open错误:", err)
    }
    // 输出文件 O_WRONLY , O_CREATE 如果不不存在，则会创建
    destinationFile, err := os.OpenFile(destination, os.O_WRONLY|os.O_CREATE, os.ModePerm)
    if err != nil {
        fmt.Println("OpenFile错误:", err)
    }
    // 关闭
    defer sourceFile.Close()
    defer destinationFile.Close()

    // 具体的实现

    // 创建缓冲区大小
    buf := make([]byte, bufferSize)
    // 不用我们自己写循环读取写入了，直接调用系统的io.Copy()方法
    //io.copy这个适合小文件，大文件使用io.CopyBuffer
    // func CopyBuffer(dst Writer, src Reader, buf []byte) (written int64, err error)
    written, err := io.CopyBuffer(destinationFile, sourceFile, buf)
    if err != nil {
        fmt.Println("复制时出现错误", err)
        return
    }
    fmt.Println("文件的字节大小:", written)
}