Go语言核心36讲（Go语言实战与应用二十二）学习笔记

　　44 | 使用os包中的API （上）
　　我们今天要讲的是os代码包中的 API。这个代码包可以让我们拥有操控计算机操作系统的能力。 前导内容：os 包中的 API
　　这个代码包提供的都是平台不相关的 API。那么说，什么叫平台不相关的 API 呢？
　　它的意思是：这些 API 基于（或者说抽象自）操作系统，为我们使用操作系统的功能提供高层次的支持，但是，它们并不依赖于具体的操作系统。
　　不论是 Linux、macOS、Windows，还是 FreeBSD、OpenBSD、Plan9，os代码包都可以为之提供统一的使用接口。这使得我们可以用同样的方式，来操纵不同的操作系统，并得到相似的结果。
　　os包中的 API 主要可以帮助我们使用操作系统中的文件系统、权限系统、环境变量、系统进程以及系统信号。
　　其中，操纵文件系统的 API 最为丰富。我们不但可以利用这些 API 创建和删除文件以及目录，还可以获取到它们的各种信息、修改它们的内容、改变它们的访问权限，等等。
　　说到这里，就不得不提及一个非常常用的数据类型：os.File。
　　从字面上来看，os.File类型代表了操作系统中的文件。但实际上，它可以代表的远不止于此。或许你已经知道，对于类 Unix 的操作系统（包括 Linux、macOS、FreeBSD 等），其中的一切都可以被看做是文件。
　　除了文本文件、二进制文件、压缩文件、目录这些常见的形式之外，还有符号链接、各种物理设备（包括内置或外接的面向块或者字符的设备）、命名管道，以及套接字（也就是 socket），等等。
　　因此，可以说，我们能够利用os.File类型操纵的东西太多了。不过，为了聚焦于os.File本身，同时也为了让本文讲述的内容更加通用，我们在这里主要把os.File类型应用于常规的文件。
　　下面这个问题，就是以os.File类型代表的最基本内容入手。 我们今天的问题是：os.File类型都实现了哪些io包中的接口？
　　这道题的 典型回答 是这样的。
　　os.File类型拥有的都是指针方法，所以除了空接口之外，它本身没有实现任何接口。而它的指针类型则实现了很多io代码包中的接口。
　　首先，对于io包中最核心的 3 个简单接口io.Reader、io.Writer和io.Closer，*os.File类型都实现了它们。
　　其次，该类型还实现了另外的 3 个简单接口，即：io.ReaderAt、io.Seeker和io.WriterAt。
　　正是因为*os.File类型实现了这些简单接口，所以它也顺便实现了io包的 9 个扩展接口中的 7 个。
　　然而，由于它并没有实现简单接口io.ByteReader和io.RuneReader，所以它没有实现分别作为这两者的扩展接口的io.ByteScanner和io.RuneScanner。
　　总之，os.File类型及其指针类型的值，不但可以通过各种方式读取和写入某个文件中的内容，还可以寻找并设定下一次读取或写入时的起始索引位置，另外还可以随时对文件进行关闭。
　　但是，它们并不能专门地读取文件中的下一个字节，或者下一个 Unicode 字符，也不能进行任何的读回退操作。
　　不过，单独读取下一个字节或字符的功能也可以通过其他方式来实现，比如，调用它的Read方法并传入适当的参数值就可以做到这一点。 问题解析
　　这个问题其实在间接地问＂os.File类型能够以何种方式操作文件？＂我在前面的典型回答中也给出了简要的答案。
　　在我进一步地说明一些细节之前，我们先来看看，怎样才能获得一个os.File类型的指针值（以下简称File值）。
　　在os包中，有这样几个函数，即：Create、NewFile、Open和OpenFile。
　　os.Create函数用于根据给定的路径创建一个新的文件。  它会返回一个File值和一个错误值。我们可以在该函数返回的File值之上，对相应的文件进行读操作和写操作。
　　不但如此，我们使用这个函数创建的文件，对于操作系统中的所有用户来说，都是可以读和写的。
　　换句话说，一旦这样的文件被创建出来，任何能够登录其所属的操作系统的用户，都可以在任意时刻读取该文件中的内容，或者向该文件写入内容。
　　注意，如果在我们给予os.Create函数的路径之上，已经存在了一个文件，那么该函数会先清空现有文件中的全部内容，然后再把它作为第一个结果值返回。
　　另外，os.Create函数是有可能返回非nil的错误值的。比如，如果我们给定的路径上的某一级父目录并不存在，那么该函数就会返回一个*os.PathError类型的错误值，以表示＂不存在的文件或目录＂。
　　再来看os.NewFile函数。  该函数在被调用的时候，需要接受一个代表文件描述符的、uintptr类型的值，以及一个用于表示文件名的字符串值。
　　如果我们给定的文件描述符并不是有效的，那么这个函数将会返回nil，否则，它将会返回一个代表了相应文件的File值。
　　注意，不要被这个函数的名称误导了，它的功能并不是创建一个新的文件，而是依据一个已经存在的文件的描述符，来新建一个包装了该文件的File值。
　　例如，我们可以像这样拿到一个包装了标准错误输出的File值： file3 := os.NewFile(uintptr(syscall.Stderr), ＂/dev/stderr＂)
　　然后，通过这个File值向标准错误输出上写入一些内容： if file3 != nil {  defer file3.Close()  file3.WriteString(   ＂The Go language program writes the contents into stderr. ＂) }
　　os.Open函数会打开一个文件并返回包装了该文件的File值。  然而，该函数只能以只读模式打开文件。换句话说，我们只能从该函数返回的File值中读取内容，而不能向它写入任何内容。
　　如果我们调用了这个File值的任何一个写入方法，那么都将会得到一个表示了＂坏的文件描述符＂的错误值。实际上，我们刚刚说的只读模式，正是应用在File值所持有的文件描述符之上的。
　　所谓的文件描述符，是由通常很小的非负整数代表的。它一般会由 I/O 相关的系统调用返回，并作为某个文件的一个标识存在。
　　从操作系统的层面看，针对任何文件的 I/O 操作都需要用到这个文件描述符。只不过，Go 语言中的一些数据类型，为我们隐匿掉了这个描述符，如此一来我们就无需时刻关注和辨别它了（就像os.File类型这样）。
　　实际上，我们在调用前文所述的os.Create函数、os.Open函数以及将会提到的os.OpenFile函数的时候，它们都会执行同一个系统调用，并且在成功之后得到这样一个文件描述符。这个文件描述符将会被储存在它们返回的File值中。
　　os.File类型有一个指针方法，名叫Fd。它在被调用之后将会返回一个uintptr类型的值。这个值就代表了当前的File值所持有的那个文件描述符。
　　不过，在os包中，除了NewFile函数需要用到它，它也没有什么别的用武之地了。所以，如果你操作的只是常规的文件或者目录，那么就无需特别地在意它了。
　　最后，再说一下os.OpenFile函数。  这个函数其实是os.Create函数和os.Open函数的底层支持，它最为灵活。
　　这个函数有 3 个参数，分别名为name、flag和perm。其中的name指代的就是文件的路径。而flag参数指的则是需要施加在文件描述符之上的模式，我在前面提到的只读模式就是这里的一个可选项。
　　在 Go 语言中，这个只读模式由常量os.O_RDONLY代表，它是int类型的。当然了，这里除了只读模式之外，还有几个别的模式可选，我们稍后再细说。
　　os.OpenFile函数的参数perm代表的也是模式，它的类型是os.FileMode，此类型是一个基于uint32类型的再定义类型。
　　为了加以区别，我们把参数flag指代的模式叫做操作模式，而把参数perm指代的模式叫做权限模式。可以这么说，操作模式限定了操作文件的方式，而权限模式则可以控制文件的访问权限。关于权限模式的更多细节我们将在后面讨论。
　　（获得 os.File 类型的指针值的几种方式）
　　到这里，你需要记住的是，通过os.File类型的值，我们不但可以对文件进行读取、写入、关闭等操作，还可以设定下一次读取或写入时的起始索引位置。
　　此外，os包中还有用于创建全新文件的Create函数，用于包装现存文件的NewFile函数，以及可被用来打开已存在的文件的Open函数和OpenFile函数。 package main  import ( 	＂bytes＂ 	＂fmt＂ 	＂io＂ 	＂os＂ 	＂path/filepath＂ 	＂reflect＂ 	＂syscall＂ )  // ioTypes 代表了io代码包中的所有接口的反射类型。 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() { 	// 示例1。 	file1 := (*os.File)(nil) 	fileType := reflect.TypeOf(file1) 	var buf bytes.Buffer 	fmt.Fprintf(&buf, ＂Type %T implements ＂, file1) 	for _, t := range ioTypes { 		if fileType.Implements(t) { 			buf.WriteString(t.String()) 			buf.WriteByte(＂,＂) 			buf.WriteByte(＂ ＂) 		} 	} 	output := buf.Bytes() 	output[len(output)-2] = ＂.＂ 	fmt.Printf(＂%s ＂, output)  	// 示例2。 	fileName1 := ＂something1.txt＂ 	filePath1 := filepath.Join(os.TempDir(), fileName1) 	var paths []string 	paths = append(paths, filePath1) 	dir, _ := os.Getwd() 	paths = append(paths, filepath.Join(dir[:len(dir)-1], fileName1)) 	for _, path := range paths { 		fmt.Printf(＂Create a file with path %s ... ＂, path) 		_, err := os.Create(path) 		if err != nil { 			var underlyingErr string 			if _, ok := err.(*os.PathError); ok { 				underlyingErr = ＂(path error)＂ 			} 			fmt.Printf(＂error: %v %s ＂, err, underlyingErr) 			continue 		} 		fmt.Println(＂The file has been created.＂) 	} 	fmt.Println()  	// 示例3。 	fmt.Println(＂New a file associated with stderr ...＂) 	file3 := os.NewFile(uintptr(syscall.Stderr), ＂/dev/stderr＂) 	if file3 != nil { 		file3.WriteString( 			＂The Go language program writes something to stderr. ＂) 	} 	fmt.Println()  	// 示例4。 	fmt.Printf(＂Open a file with path %s ... ＂, filePath1) 	file4, err := os.Open(filePath1) 	if err != nil { 		fmt.Printf(＂error: %v ＂, err) 		return 	} 	fmt.Println(＂Write something to the file ...＂) 	_, err = file4.WriteString(＂something＂) 	var underlyingErr string 	if _, ok := err.(*os.PathError); ok { 		underlyingErr = ＂(path error)＂ 	} 	fmt.Printf(＂error: %v %s ＂, err, underlyingErr) 	fmt.Println()  	// 示例5。 	fmt.Printf(＂Open a file with path %s ... ＂, filePath1) 	file5a, err := os.Open(filePath1) 	if err != nil { 		fmt.Printf(＂error: %v ＂, err) 		return 	} 	fmt.Printf( 		＂Is there only one file descriptor for the same file in the same process? %v ＂, 		file5a.Fd() == file4.Fd()) 	file5b := os.NewFile(file5a.Fd(), filePath1) 	fmt.Printf(＂Can the same file descriptor represent the same file? %v ＂, 		file5b.Name() == file5a.Name()) 	fmt.Println()  	// 示例6。 	fmt.Printf(＂Reuse a file on path %s ... ＂, filePath1) 	file6, err := os.OpenFile(filePath1, os.O_WRONLY|os.O_TRUNC, 0666) 	if err != nil { 		fmt.Printf(＂error: %v ＂, err) 		return 	} 	contents := ＂something＂ 	fmt.Printf(＂Write %q to the file ... ＂, contents) 	n, err := file6.WriteString(contents) 	if err != nil { 		fmt.Printf(＂error: %v ＂, err) 	} else { 		fmt.Printf(＂The number of bytes written is %d. ＂, n) 	} } 总结
　　我们今天讲的是os代码包以及其中的程序实体。我们首先讨论了os包存在的意义，和它的主要用途。代码包中所包含的 API，都是对操作系统的某方面功能的高层次抽象，这使得我们可以通过它以统一的方式，操纵不同的操作系统，并得到相似的结果。
　　在这个代码包中，操纵文件系统的 API 最为丰富，最有代表性的就是数据类型os.File。os.File类型不但可以代表操作系统中的文件，还可以代表很多其他的东西。尤其是在类 Unix 的操作系统中，它几乎可以代表一切可以操纵的软件和硬件。 笔记源码
　　https://github.com/MingsonZheng/go-core-demo