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chapter04/04.0.md

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chapter06/06.0.md

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+# 第六章 文件系统 #
+
+Go 的标准库提供了很多工具，可以处理文件系统中的文件、构造和解析文件名等。
+
+处理文件的第一步是确定要处理的文件的名字。Go 将文件名表示为简单的字符串，提供了 `path`、`filepath` 等库来操作文件名或路径。用 `os` 中 `File` 结构的 `Readdir` 可以列出一个目录中的内容。
+
+可以用 `os.Stat` 或 `os.Lstat` 来检查文件的一些特性，如权限、大小等。
+
+有时需要创建草稿文件来保存临时数据，或将数据移动到一个永久位置之前需要临时文件存储，`os.TempDir` 可以返回默认的临时目录，用于存放临时文件。关于临时文件，在 `ioutil` 中已经讲解了。
+
+`os` 包还包含了很多其他文件系统相关的操作，比如创建目录、重命名、移动文件等等。
+
+由于本章探讨文件系统相关知识，`os` 包中关于进程相关的知识会在后续章节讲解。
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+- [第五章](/chapter05/05.0.md)
+- 下一节：[os — 平台无关的操作系统功能实现](06.1.md)

chapter06/06.1.md

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+# 6.1 os — 平台无关的操作系统功能实现 #
+
+`os` 包提供了平台无关的操作系统功能接口。尽管错误处理是 go 风格的，但设计是 Unix 风格的；所以，失败的调用会返回 `error` 而非错误码。通常 `error` 里会包含更多信息。例如，如果使用一个文件名的调用（如Open、Stat）失败了，打印错误时会包含该文件名，错误类型将为`*PathError`，其内部可以解包获得更多信息。
+
+os包的接口规定实现为在所有操作系统中都是一致的。有一些某个系统特定的功能，需要使用 `syscall` 获取。实际上，`os` 依赖于 `syscall`。在实际编程中，我们应该总是优先使用 `os` 中提供的功能，而不是 `syscall`。
+
+下面是一个简单的例子，打开一个文件并从中读取一些数据：
+
+```
+file, err := os.Open("file.go") // For read access.
+if err != nil {
+	log.Fatal(err)
+}
+```
+如果打开失败，错误字符串是自解释的，例如：
+
+`open file.go: no such file or directory`
+
+而不像 C 语言，需要额外的函数（或宏）来解释错误码。
+
+## 文件 I/O
+
+在第一章，我们较全面的介绍了 Go 中的 I/O。本节，我们着重介绍文件相关的 I/O。因为 I/O 操作涉及到系统调用，在讲解时会涉及到 Unix   在这方面的系统调用。
+
+在 Unix 系统调用中，所有执行 I/O 操作以文件描述符，一个非负整数（通常是小整数），来指代打开的文件。文件描述符用以表示所有类型的已打开文件，包括管道（pipe）、FIFO、socket、终端、设备和普通文件。这里，我们主要介绍普通文件的 I/O。
+
+在 Go 中，文件描述符封装在 `os.File` 结构中，通过 `File.Fd()` 可以获得底层的文件描述符：fd。
+
+按照惯例，大多数程序都期望能够使用 3 种标准的文件描述符：0-标准输入；1-标准输出；2-标准错误。`os` 包提供了 3 个 `File` 对象，分别代表这 3 种标准描述符：`Stdin`、`Stdout` 和 `Stderr`，它们对应的文件名分别是：/dev/stdin、/dev/stdout 和 /dev/stderr。注意，这里说的文件名，并不说一定存在的文件名，比如 Windows 下就没有。
+
+### 打开一个文件：OpenFile
+
+`OpenFile` 既能打开一个已经存在的文件，也能创建并打开一个新文件。
+
+`func OpenFile(name string, flag int, perm FileMode) (*File, error)`
+
+`OpenFile` 是一个更一般性的文件打开函数，大多数调用者都应用 `Open` 或 `Create` 代替本函数。它会使用指定的选项（如O_RDONLY等）、指定的模式（如0666等）打开指定名称的文件。如果操作成功，返回的文件对象可用于 I/O。如果出错，错误底层类型是 `*PathError`。
+
+要打开的文件由参数 `name` 指定，它可以是绝对路径或相对路径（相对于进程当前工作目录），也可以是一个符号链接（会对其进行解引用）。
+
+位掩码参数 `flag` 用于指定文件的访问模式，可用的值在 `os` 中定义为常量（以下值并非所有操作系统都可用）：
+
+```
+const (
+    O_RDONLY int = syscall.O_RDONLY // 只读模式打开文件
+    O_WRONLY int = syscall.O_WRONLY // 只写模式打开文件
+    O_RDWR   int = syscall.O_RDWR   // 读写模式打开文件
+    O_APPEND int = syscall.O_APPEND // 写操作时将数据附加到文件尾部
+    O_CREATE int = syscall.O_CREAT  // 如果不存在将创建一个新文件
+    O_EXCL   int = syscall.O_EXCL   // 和O_CREATE配合使用，文件必须不存在
+    O_SYNC   int = syscall.O_SYNC   // 打开文件用于同步I/O
+    O_TRUNC  int = syscall.O_TRUNC  // 如果可能，打开时清空文件
+)
+```
+其中，`O_RDONLY`、`O_WRONLY`、`O_RDWR` 应该只指定一个，剩下的通过 `|` 操作符来指定。该函数内部会给 `flags` 加上 `syscall.O_CLOEXEC`，在 fork 子进程时会关闭通过 `OpenFile` 打开的文件，即子进程不会重用该文件描述符。
+
+*注意：由于历史原因，`O_RDONLY | O_WRONLY` 并非等于 `O_RDWR`，它们的值一般是 0、1、2。*
+
+位掩码参数 `perm` 指定了文件的模式和权限位，类型是 `os.FileMode`，文件模式位常量定义在 `os` 中：
+
+```
+const (
+    // 单字符是被 String 方法用于格式化的属性缩写。
+    ModeDir        FileMode = 1 << (32 - 1 - iota) // d: 目录
+    ModeAppend                                     // a: 只能写入，且只能写入到末尾
+    ModeExclusive                                  // l: 用于执行
+    ModeTemporary                                  // T: 临时文件（非备份文件）
+    ModeSymlink                                    // L: 符号链接（不是快捷方式文件）
+    ModeDevice                                     // D: 设备
+    ModeNamedPipe                                  // p: 命名管道（FIFO）
+    ModeSocket                                     // S: Unix域socket
+    ModeSetuid                                     // u: 表示文件具有其创建者用户id权限
+    ModeSetgid                                     // g: 表示文件具有其创建者组id的权限
+    ModeCharDevice                                 // c: 字符设备，需已设置ModeDevice
+    ModeSticky                                     // t: 只有root/创建者能删除/移动文件
+    
+    // 覆盖所有类型位（用于通过&获取类型位），对普通文件，所有这些位都不应被设置
+    ModeType = ModeDir | ModeSymlink | ModeNamedPipe | ModeSocket | ModeDevice
+    ModePerm FileMode = 0777 // 覆盖所有Unix权限位（用于通过&获取类型位）
+)
+```
+以上常量在所有操作系统都有相同的含义（可用时），因此文件的信息可以在不同的操作系统之间安全的移植。不是所有的位都能用于所有的系统，唯一共有的是用于表示目录的 `ModeDir` 位。
+
+以上这些被定义的位是 `FileMode` 最重要的位。另外 9 个位（权限位）为标准 Unix rwxrwxrwx 权限（所有人都可读、写、运行）。
+
+`FileMode` 还定义了几个方法，用于判断文件类型的 `IsDir()` 和 `IsRegular()`，用于获取权限的 `Perm()`。
+
+返回的 `error`，具体实现是 `*os.PathError`，它会记录具体操作、文件路径和错误原因。
+
+另外，在 `OpenFile` 内部会调用 `NewFile`，来得到 `File` 对象。
+
+**使用方法**
+
+打开一个文件，一般通过 `Open` 或 `Create`，我们看这两个函数的实现。
+
+```
+func Open(name string) (*File, error) {
+	return OpenFile(name, O_RDONLY, 0)
+}
+
+func Create(name string) (*File, error) {
+	return OpenFile(name, O_RDWR|O_CREATE|O_TRUNC, 0666)
+}
+```
+
+### 读取文件内容：Read
+
+`func (f *File) Read(b []byte) (n int, err error)`
+
+`Read` 方法从 `f` 中读取最多 `len(b)` 字节数据并写入 `b`。它返回读取的字节数和可能遇到的任何错误。文件终止标志是读取0个字节且返回值 err 为 `io.EOF`。
+
+从方法声明可以知道，`File` 实现了 `io.Reader` 接口。
+
+`Read` 对应的系统调用是 `read`。
+
+对比下 `ReadAt` 方法：
+
+`func (f *File) ReadAt(b []byte, off int64) (n int, err error)`
+
+`ReadAt` 从指定的位置（相对于文件开始位置）读取长度为 `len(b)` 个字节数据并写入 `b`。它返回读取的字节数和可能遇到的任何错误。当 n<len(b) 时，本方法总是会返回错误；如果是因为到达文件结尾，返回值err 会是 `io.EOF`。它对应的系统调用是 `pread`。
+
+**`Read` 和 `ReadAt` 的区别**：前者从文件当前偏移量处读，且会改变文件当前的偏移量；而后者从 `off` 指定的位置开始读，且不会改变文件当前偏移量。
+
+### 数据写入文件：Write
+
+`func (f *File) Write(b []byte) (n int, err error)`
+
+`Write` 向文件中写入 `len(b)` 字节数据。它返回写入的字节数和可能遇到的任何错误。如果返回值 `n!=len(b)`，本方法会返回一个非nil的错误。
+
+从方法声明可以知道，`File` 实现了 `io.Writer` 接口。
+
+`Write` 对应的系统调用是 `write`。
+
+`Write` 与 `WriteAt` 的区别同 `Read` 与 `ReadAt` 的区别一样。
+
+注意：`Write` 调用成功并不能保证数据已经写入磁盘，因为内核会缓存磁盘的 I/O 操作。如果希望立刻将数据写入磁盘（一般场景不建议这么做，因为会影响性能），有两种办法：
+
+1. 打开文件时指定 `os.O_SYNC`；
+2. 调用 `File.Sync()` 方法。
+
+说明：`File.Sync()` 底层调用的是 `fsync` 系统调用，这会将数据和元数据都刷到磁盘；如果只想刷数据到磁盘（比如，文件大小没变，只是变了文件数据），需要自己封装，调用 `fdatasync` 系统调用。（`syscall.Fdatasync`）
+
+### 关闭文件：Close
+
+`close()` 系统调用关闭一个打开的文件描述符，并将其释放回调用进程，供该进程继续使用。当进程终止时，将自动关闭其已打开的所有文件描述符。
+
+`func (f *File) Close() error`
+
+`os.File.Close()` 是对 `close()` 的封装。我们应该养成关闭不需要的文件的良好编程习惯。文件描述符是资源，Go 的 gc 是针对内存的，并不会自动回收资源，如果关闭文件描述符，长期运行的服务可能会把文件描述符耗尽。
+
+所以，通常的写法如下：
+
+```
+file, err := os.Open("/tmp/studygolang.txt")
+if err != nil {
+	// 错误处理，一般会阻止程序往下执行
+	return
+}
+defer file.Close()
+```
+
+**关于返回值 `error`**
+
+以下两种情况会导致 `Close` 返回错误：
+
+1. 关闭一个未打开的文件；
+2. 两次关闭同一个文件；
+
+通常，我们不回去检查 `Close` 的错误。
+
+### 改变文件偏移量：Seek
+
+对于每个打开的文件，系统内核会记录其文件偏移量，有时也将文件偏移量称为读写偏移量或指针。文件偏移量是指执行下一个 `Read` 或 `Write` 操作的文件其实位置，会以相对于文件头部起始点的文件当前位置来表示。文件第一个字节的偏移量为 0。
+
+文件打开时，会将文件偏移量设置为指向文件开始，以后每次 `Read` 或 `Write` 调用将自动对其进行调整，以指向已读或已写数据后的下一个字节。因此，连续的 `Read` 和 `Write` 调用将按顺序递进，对文件进行操作。
+
+而 `Seek` 可以调整文件偏移量。方法定义如下：
+
+`func (f *File) Seek(offset int64, whence int) (ret int64, err error)`
+
+`Seek` 设置下一次读/写的位置。offset 为相对偏移量，而 whence 决定相对位置：0为相对文件开头，1为相对当前位置，2为相对文件结尾。它返回新的偏移量（相对开头）和可能的错误。使用中，whence 应该使用 `os` 包中的常量：`SEEK_SET`、`SEEK_CUR` 和 `SEEK_END`。
+
+注意：`Seek` 只是调整内核中与文件描述符相关的文件偏移量记录，并没有引起对任何物理设备的访问。
+
+一些 `Seek` 的使用例子（file 为打开的文件对象），注释说明了将文件偏移量移动到的具体位置：
+
+```
+file.Seek(0, os.SEEK_SET)	// 文件开始处
+file.Seek(0, SEEK_END)		// 文件结尾处的下一个字节
+file.Seek(-1, SEEK_END)		// 文件最后一个字节
+file.Seek(-10, SEEK_CUR) 	// 当前位置前10个字节
+file.Seek(1000, SEEK_END)	// 文件结尾处的下1001个字节
+```
+最后一个例子在文件中会产生“空洞”。
+
+`Seek` 对应系统调用 `lseek`。该系统调用并不适用于所有类型，不允许将 `lseek ` 应用于管道、FIFO、socket 或 终端。
+
+# 导航 #
+
+- [第六章](/chapter06/06.0.md)
+- 下一节：[path — 操作路径](06.2.md)

preface.md

@@ -23,8 +23,8 @@
  - 5.2 math/big — 大数实现
  - 5.3 math/cmplx — 复数基本函数操作
  - 5.4 math/rand — 伪随机数生成器
-* 第六章 文件系统
- - 6.1 os — 平台无关的操作系统功能实现
+* 第六章 [文件系统](chapter06/06.0.md)
+ - 6.1 [os — 平台无关的操作系统功能实现](chapter06/06.1.md)
  - 6.2 path — 操作路径
  - 6.3 path/filepath — 操作文件名路径
 * [第七章 数据持久存储与交换](chapter07/07.0.md)
@@ -42,6 +42,10 @@
 * 第九章 [测试](chapter09/09.0.md)
  - 9.1 [testing - 测试基本使用接口](chapter09/09.1.md)
 * 第十章 进程、线程与 goroutine
+ - 进程
+ - 线程
+ - goroutine
+ - channel
 * 第十一章 网络通信与互联网 (Internet)
 * 第十二章 email
 * 第十三章 应用构建、debug 与测试