Go语言之io.ReadAtLeast函数的基本使用和原理解析

admin Golang

2023-12-05 0 542

1. 引言

io.ReadAtLeast函数是Go标准库提供的一个非常好用的函数，能够指定从数据源最少读取到的字节数。本文我们将从io.ReadAtLeast函数的基本定义出发，讲述其基本使用和实现原理，以及一些注意事项，基于此完成对io.ReadAtLeast函数的介绍。

2. 基本说明

2.1 基本定义

io.ReadAtLeast函数用于从读取器（io.Reader）读取至少指定数量的字节数据到缓冲区中。函数定义如下:

func ReadAtLeast(r Reader, buf []byte, min int) (n int, err error)

其中r是数据源，从它读取数据，而buf是用于接收读取到的数据的字节切片，min是要读取的最小字节数。io.ReadAtLeast函数会尝试从读取器中最少读取min个字节的数据，并将其存储在buf中。

2.2 使用示例

下面是一个示例代码，演示如何使用io.ReadAtLeast函数从标准输入读取至少 5 个字节的数据：

package main
import (
\”fmt\”
\”io\”
\”os\”
)
func main() {
buffer := make([]byte, 10)
n, err := io.ReadAtLeast(os.Stdin, buffer, 5)
if err != nil {
fmt.Println(\”读取过程中发生错误：\”, err)
return
}
fmt.Printf(\”成功读取了 %d 个字节：%s\\n\”, n, buffer)
}

在这个例子中，我们创建了一个长度为 10 的字节切片buffer，并使用io.ReadAtLeast函数从标准输入读取至少 5 个字节的数据到buffer中。下面是一个可能的输出，具体如下:

hello,world
成功读取了 10 个字节：hello,worl

这里其指定min为5，也就是最少读取5个字节的数据，此时调用io.ReadAtLeast函数一次性读取到了10个字节的数据，此时也满足要求。这里也间接说明了io.ReadAtLeast只保证最少要读取min个字节的数据，但是并不限制更多数据的读取。

3. 实现原理

在了解了io.ReadAtLeast函数的基本定义和使用后，这里我们来对io.ReadAtLeast函数的实现来进行基本的说明，加深对io.ReadAtLeast函数的理解。

其实io.ReadAtLeast的实现非常简单，其定义一个变量n, 保存了读取到的字节数，然后不断调用数据源Reader中的Read方法读取数据，然后自增变量n的值，直到n大于最小读取字节数为止。下面来看具体代码的实现:

func ReadAtLeast(r Reader, buf []byte, min int) (n int, err error) {
// 传入的缓冲区buf长度小于最小读取字节数min的值，此时直接返回错误
if len(buf) < min {
return 0, ErrShortBuffer
}
// 在 n < min 时,不断调用Read方法读取数据
// 最多读取 len(buf) 字节的数据
for n < min && err == nil {
var nn int
nn, err = r.Read(buf[n:])
// 自增 n 的值
n += nn
}
if n >= min {
err = nil
} else if n > 0 && err == EOF {
// 读取到的数据字节数小于 min值，同时数据已经全部读取完了，此时返回 ErrUnexpectedEOF
err = ErrUnexpectedEOF
}
return
}

4. 注意事项

4.1 注意无限等待情况的出现

从上面io.ReadAtLeast的实现可以看出来，如果一直没有读取到指定数量的数据，同时也没有发生错误，将一直等待下去，直到读取到至少指定数量的字节数据，或者遇到错误为止。下面举个代码示例来展示下效果:

func main() {
buffer := make([]byte, 5)
n, err := io.ReadAtLeast(os.Stdin, buffer, 5)
if err != nil {
fmt.Println(\”读取过程中发生错误：\”, err)
return
}
fmt.Printf(\”成功读取了 %d 个字节：%s\\n\”, n, buffer)
}

在上面代码的例子中，会调用io.ReadAtLeast函数从标准输入中读取 5 个字节的数据，如果标准输入一直没有输够5个字节，此时这个函数将会一直等待下去。比如下面的这个输入，首先输入了he两个字符，然后回车，由于还没有达到5个字符，此时io.ReadAtLeast函数一直不会返回，只有再输入llo这几个字符后，才满足5个字符，才能够继续执行，所以在使用io.ReadAtLeast函数时，需要注意无限等待的情况。

he
llo
成功读取了 5 个字节：he
ll

4.2 确保buf的大小足够容纳至少min个字节的数据

在调用io.ReadAtLeast函数时，需要保证缓冲区buf的大小需要满足min，如果缓冲区的大小比min参数还小的话，此时将永远满足不了最少读取min个字节数据的要求。

从上面io.ReadAtLeast的实现可以看出来，如果其发现buf的长度小于min，其也不会尝试去读取数据，其会直接返回一个ErrShortBuffer的错误，下面通过一个代码展示下效果:

func main() {
buffer := make([]byte, 3)
n, err := io.ReadAtLeast(os.Stdin, buffer, 5)
if err != nil {
fmt.Println(\”读取过程中发生错误：\”, err)
return
}
fmt.Printf(\”成功读取了 %d 个字节：%s\\n\”, n, buffer)
}

比如上述函数中，指定的buffer的长度为3，但是io.ReadAtLeast要求最少读取5个字节，此时buffer并不能容纳5个字节的数据，此时将会直接ErrShortBuffer错误，如下:

读取过程中发生错误： short buffer