Go語言核心36講（Go語言實戰與應用二十三）-學習筆記

Go語言核心36講（Go語言實戰與應用二十三）–學習筆記

2021 年 12 月 9 日
筆記
【016】Go語言核心36講

45 | 使用os包中的API （下）

我們在上一篇文章中。從「os.File類型都實現了哪些io包中的接口」這一問題出發，介紹了一系列的相關內容。今天我們繼續圍繞這一知識點進行擴展。

知識擴展

問題 1：可應用於File值的操作模式都有哪些？

針對File值的操作模式主要有隻讀模式、只寫模式和讀寫模式。

這些模式分別由常量os.O_RDONLY、os.O_WRONLY和os.O_RDWR代表。在我們新建或打開一個文件的時候，必須把這三個模式中的一個設定為此文件的操作模式。

除此之外，我們還可以為這裡的文件設置額外的操作模式，可選項如下所示。

os.O_APPEND：當向文件中寫入內容時，把新內容追加到現有內容的後邊。
os.O_CREATE：當給定路徑上的文件不存在時，創建一個新文件。
os.O_EXCL：需要與os.O_CREATE一同使用，表示在給定的路徑上不能有已存在的文件。
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據保持同步。
os.O_TRUNC：如果文件已存在，並且是常規的文件，那麼就先清空其中已經存在的任何內容。

對於以上操作模式的使用，os.Create函數和os.Open函數都是現成的例子。

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

os.Create函數在調用os.OpenFile函數的時候，給予的操作模式是os.O_RDWR、os.O_CREATE和os.O_TRUNC的組合。

這就基本上決定了前者的行為，即：如果參數name代表路徑之上的文件不存在，那麼就新建一個，否則，先清空現存文件中的全部內容。

並且，它返回的File值的讀取方法和寫入方法都是可用的。這裡需要注意，多個操作模式是通過按位或操作符|組合起來的。

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

我在前面說過，os.Open函數的功能是：以只讀模式打開已經存在的文件。其根源就是它在調用os.OpenFile函數的時候，只提供了一個單一的操作模式os.O_RDONLY。

以上，就是我對可應用於File值的操作模式的簡單解釋。在 demo88.go 文件中還有少許示例，可供你參考。

package main

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

type flagDesc struct {
	flag int
	desc string
}

func main() {
	fileName1 := "something2.txt"
	filePath1 := filepath.Join(os.TempDir(), fileName1)
	fmt.Printf("The file path: %s\n", filePath1)
	fmt.Println()

	// 示例1。
	contents0 := "OpenFile is the generalized open call."
	flagDescList := []flagDesc{
		{
			os.O_WRONLY | os.O_CREATE | os.O_TRUNC,
			"os.O_WRONLY|os.O_CREATE|os.O_TRUNC",
		},
		{
			os.O_WRONLY,
			"os.O_WRONLY",
		},
		{
			os.O_WRONLY | os.O_APPEND,
			"os.O_WRONLY|os.O_APPEND",
		},
	}

	for i, v := range flagDescList {
		fmt.Printf("Open the file with flag %s ...\n", v.desc)
		file1a, err := os.OpenFile(filePath1, v.flag, 0666)
		if err != nil {
			fmt.Printf("error: %v\n", err)
			continue
		}
		fmt.Printf("The file descriptor: %d\n", file1a.Fd())

		contents1 := fmt.Sprintf("[%d]: %s ", i+1, contents0)
		fmt.Printf("Write %q to the file ...\n", contents1)
		n, err := file1a.WriteString(contents1)
		if err != nil {
			fmt.Printf("error: %v\n", err)
			continue
		}
		fmt.Printf("The number of bytes written is %d.\n", n)

		file1b, err := os.Open(filePath1)
		fmt.Println("Read bytes from the file ...")
		bytes, err := ioutil.ReadAll(file1b)
		if err != nil {
			fmt.Printf("error: %v\n", err)
			continue
		}
		fmt.Printf("Read(%d): %q\n", len(bytes), bytes)
		fmt.Println()
	}

	// 示例2。
	fmt.Println("Try to create an existing file with flag os.O_TRUNC ...")
	file2, err := os.OpenFile(filePath1, os.O_RDWR|os.O_CREATE|os.O_TRUNC, 0666)
	if err != nil {
		fmt.Printf("error: %v\n", err)
		return
	}
	fmt.Printf("The file descriptor: %d\n", file2.Fd())

	fmt.Println("Try to create an existing file with flag os.O_EXCL ...")
	_, err = os.OpenFile(filePath1, os.O_RDWR|os.O_CREATE|os.O_EXCL, 0666)
	fmt.Printf("error: %v\n", err)
}

問題 2：怎樣設定常規文件的訪問權限？

我們已經知道，os.OpenFile函數的第三個參數perm代表的是權限模式，其類型是os.FileMode。但實際上，os.FileMode類型能夠代表的，可遠不只權限模式，它還可以代表文件模式（也可以稱之為文件種類）。

由於os.FileMode是基於uint32類型的再定義類型，所以它的每個值都包含了 32 個比特位。在這 32 個比特位當中，每個比特位都有其特定的含義。

比如，如果在其最高比特位上的二進制數是1，那麼該值表示的文件模式就等同於os.ModeDir，也就是說，相應的文件代表的是一個目錄。

又比如，如果其中的第 26 個比特位上的是1，那麼相應的值表示的文件模式就等同於os.ModeNamedPipe，也就是說，那個文件代表的是一個命名管道。

實際上，在一個os.FileMode類型的值（以下簡稱FileMode值）中，只有最低的 9 個比特位才用於表示文件的權限。當我們拿到一個此類型的值時，可以把它和os.ModePerm常量的值做按位與操作。

這個常量的值是0777，是一個八進制的無符號整數，其最低的 9 個比特位上都是1，而更高的 23 個比特位上都是0。

所以，經過這樣的按位與操作之後，我們即可得到這個FileMode值中所有用於表示文件權限的比特位，也就是該值所表示的權限模式。這將會與我們調用FileMode值的Perm方法所得到的結果值是一致。

在這 9 個用於表示文件權限的比特位中，每 3 個比特位為一組，共可分為 3 組。

從高到低，這 3 組分別表示的是文件所有者（也就是創建這個文件的那個用戶）、文件所有者所屬的用戶組，以及其他用戶對該文件的訪問權限。而對於每個組，其中的 3 個比特位從高到低分別表示讀權限、寫權限和執行權限。

如果在其中的某個比特位上的是1，那麼就意味着相應的權限開啟，否則，就表示相應的權限關閉。

因此，八進制整數0777就表示：操作系統中的所有用戶都對當前的文件有讀、寫和執行的權限，而八進制整數0666則表示：所有用戶都對當前文件有讀和寫的權限，但都沒有執行的權限。

我們在調用os.OpenFile函數的時候，可以根據以上說明設置它的第三個參數。但要注意，只有在新建文件的時候，這裡的第三個參數值才是有效的。在其他情況下，即使我們設置了此參數，也不會對目標文件產生任何的影響。

package main

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

type argDesc struct {
	action string
	flag   int
	perm   os.FileMode
}

func main() {
	// 示例1。
	fmt.Printf("The mode for dir:\n%32b\n", os.ModeDir)
	fmt.Printf("The mode for named pipe:\n%32b\n", os.ModeNamedPipe)
	fmt.Printf("The mode for all of the irregular files:\n%32b\n", os.ModeType)
	fmt.Printf("The mode for permissions:\n%32b\n", os.ModePerm)
	fmt.Println()

	// 示例2。
	fileName1 := "something3.txt"
	filePath1 := filepath.Join(os.TempDir(), fileName1)
	fmt.Printf("The file path: %s\n", filePath1)

	argDescList := []argDesc{
		{
			"Create",
			os.O_RDWR | os.O_CREATE,
			0644,
		},
		{
			"Reuse",
			os.O_RDWR | os.O_TRUNC,
			0666,
		},
		{
			"Open",
			os.O_RDWR | os.O_APPEND,
			0777,
		},
	}

	defer os.Remove(filePath1)
	for _, v := range argDescList {
		fmt.Printf("%s the file with perm %o ...\n", v.action, v.perm)
		file1, err := os.OpenFile(filePath1, v.flag, v.perm)
		if err != nil {
			fmt.Printf("error: %v\n", err)
			continue
		}
		info1, err := file1.Stat()
		if err != nil {
			fmt.Printf("error: %v\n", err)
			continue
		}
		fmt.Printf("The file permissions: %o\n", info1.Mode().Perm())
	}
}

總結

為了聚焦於os.File類型本身，我在這兩篇文章中主要講述了怎樣把 os.File 類型應用於常規的文件。該類型的指針類型實現了很多io包中的接口，因此它的具體功用也就可以不言自明了。

通過該類型的值，我們不但可以對文件進行各種讀取、寫入、關閉等操作，還可以設定下一次讀取或寫入時的起始索引位置。

在使用這個類型的值之前，我們必須先要創建它。所以，我為你重點介紹了幾個可以創建，並獲得此類型值的函數。

包括：os.Create、os.NewFile、os.Open和os.OpenFile。我們用什麼樣的方式創建File值，就決定了我們可以使用它來做什麼。

利用os.Create函數，我們可以在操作系統中創建一個全新的文件，或者清空一個現存文件中的全部內容並重用它。

在相應的File值之上，我們可以對該文件進行任何的讀寫操作。雖然os.NewFile函數並不是被用來創建新文件的，但是它能夠基於一個有效的文件描述符包裝出一個可用的File值。

os.Open函數的功能是打開一個已經存在的文件。但是，我們只能通過它返回的File值對相應的文件進行讀操作。

os.OpenFile是這些函數中最為靈活的一個，通過它，我們可以設定被打開文件的操作模式和權限模式。實際上，os.Create函數和os.Open函數都只是對它的簡單封裝而已。

在使用os.OpenFile函數的時候，我們必須要搞清楚操作模式和權限模式所代表的真正含義，以及設定它們的正確方式。

我在本文的擴展問題中分別對它們進行了較為詳細的解釋。同時，我在對應的示例文件中也編寫了一些代碼。

你需要認真地閱讀和理解這些代碼，並在運行它們的過程當中悟出這兩種模式的真諦。

我在本文中講述的東西對於os包來說，只是海面上的那部分冰山而已。這個代碼包囊括的知識眾多，而且延展性都很強。

如果你想完全理解它們，可能還需要去參看操作系統等方面的文檔和教程。由於篇幅原因，我在這裡只是做了一個引導，幫助你初識該包中的一些重要的程序實體，並給予你一個可以深入下去的切入點，希望你已經在路上了。

思考題

今天的思考題是：怎樣通過os包中的 API 創建和操縱一個系統進程？

筆記源碼

//github.com/MingsonZheng/go-core-demo

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