go语言标准库
1、io中最重要的两个接口：Reader和Writer
1.1 Reader 接口
Reader 接口定义如下：
type Reader interface {
Read(p []byte) (n int, err error)
} Read 将数据读取到 p 中，返回读取的字节数n，即使 Read 返回的 n < len(p)，它也会在调用过程中占用 len(p) 个字节作为暂存空间。
若可读取的数据不到 len(p) 个字节，Read 会返回可用数据，而不是等待更多数据，
当 Read 在成功读取 n > 0 个字节后遇到一个错误或 EOF (end-of-file)。
func ReadFrom(reader io.Reader, num int) ([]byte, error) {
p := make([]byte, num)
n, err := reader.Read(p)
if n > 0 {
return p[:n], nil
}
return p, err
} ReadFrom 函数将 io.Reader 作为参数，也就是说，ReadFrom 可以从任意的地方读取数据，只要来源实现了io.Reader 接口。
比如，我们可以从标准输入、文件、字符串等读取数据，示例代码如下：
// 从标准输入读取
data, err = ReadFrom(os.Stdin, 11) // 从普通文件读取，其中 file 是 os.File 的实例
data, err = ReadFrom(file, 9) // 从字符串读取
data, err = ReadFrom(strings.NewReader("from string"), 12)
1.2 Writer 接口
Writer 接口的定义如下： type Writer interface {
Write(p []byte) (n int, err error)
} Write 将 len(p) 个字节从 p 中写入到基本数据流中，返回从 p 中被写入的字节数 n ，以及任何遇到的引起写入提前停止的错误。
若 Write 返回的 n < len(p)，它就必须返回一个 非nil 的错误。
fmt.Println 函数的源码如下：
func Println(a ...interface{}) (n int, err error) {
return Fprintln(os.Stdout, a...)
} fmt.Println会将内容输出到标准输出中
1.3 实现了io.Reader或者io.Writer接口的类型
os.File 同时实现了这两个接口：
Stdin = NewFile(uintptr(syscall.Stdin), "/dev/stdin")
Stdout = NewFile(uintptr(syscall.Stdout), "/dev/stdout")
Stderr = NewFile(uintptr(syscall.Stderr), "/dev/stderr")Stdin/Stdout/Stderr 只是三个特殊的文件类型的标识（即都是os.File的实例），自然也实现了 io.Reader 和 io.Writer。
对io.Reader或者io.Writer所有的实现类型：
os.File 同时实现了 io.Reader 和 io.Writer
strings.Reader 实现了 io.Reader
bufio.Reader/Writer 分别实现了 io.Reader 和 io.Writer
bytes.Buffer 同时实现了 io.Reader 和 io.Writer
bytes.Reader 实现了 io.Reader
compress/gzip.Reader/Writer 分别实现了 io.Reader 和 io.Writer
crypto/cipher.StreamReader/StreamWriter 分别实现了 io.Reader 和 io.Writer
crypto/tls.Conn 同时实现了 io.Reader 和 io.Writer
encoding/csv.Reader/Writer 分别实现了 io.Reader 和 io.Writer
mime/multipart.Part 实现了 io.Reader
net/conn 分别实现了 io.Reader 和 io.Writer(Conn接口定义了Read/Write)
除此之外，io 包本身也有这两个接口的实现类型。如：
实现了 Reader 的类型：LimitedReader、PipeReader、SectionReader
实现了 Writer 的类型：PipeWriter
1.4 ReaderAt和WriterAt 接口
ReaderAt 接口的定义如下：
type ReaderAt interface {
ReadAt(p []byte, off int64) (n int, err error)
}
ReadAt 从基本输入源的偏移量 off 处开始，将 len(p) 个字节读取到 p 中。它返回读取的字节数 n 以及任何遇到的错误。
当 ReadAt 返回的 n < len(p) 时，它就会返回一个 非nil 的错误来解释 为什么没有返回更多的字节。在这一点上，ReadAt 比 Read 更严格。
即使 ReadAt 返回的 n < len(p)，它也会在调用过程中使用 p 的全部作为暂存空间。若可读取的数据不到 len(p) 字节，ReadAt 就会阻塞,直到所有数据都可用或一个错误发生。 在这一点上 ReadAt 不同于 Read。
若 n = len(p) 个字节从输入源的结尾处由 ReadAt 返回，Read可能返回 err == EOF 或者 err == nil。
若 ReadAt 携带一个偏移量从输入源读取，ReadAt 应当既不影响偏移量也不被它所影响。
可对相同的输入源并行执行 ReadAt 调用。
示例代码如下：
reader := strings.NewReader("Go语言中文网")
p := make([]byte, 6)
n, err := reader.ReadAt(p, 2)
if err != nil {
panic(err)
}
fmt.Printf("%s, %d\n", p, n) 输出： 语言，6
WriterAt 接口的定义如下：
type WriterAt interface {
WriteAt(p []byte, off int64) (n int, err error)
} WriteAt 从 p 中将 len(p) 个字节写入到偏移量 off 处的基本数据流中。它返回从 p 中被写入的字节数 n 以及任何遇到的引起写入提前停止的错误。若 WriteAt 返回的 n < len(p)，它就必须返回一个 非nil 的错误。
若 WriteAt 携带一个偏移量写入到目标中，WriteAt 应当既不影响偏移量也不被它所影响。
若被写区域没有重叠，可对相同的目标并行执行 WriteAt 调用。
可以通过该接口将数据写入到数据流的特定偏移量之后。
示例代码如下(os.File 实现了 WriterAt 接口）:
file, err := os.Create("writeAt.txt")
if err != nil {
panic(err)
}
defer file.Close()
file.WriteString("Golang中文社区——这里是多余")
n, err := file.WriteAt([]byte("Go语言中文网"), 24)
if err != nil {
panic(err)
}
fmt.Println(n)打开文件 WriteAt.txt，内容是：Golang中文社区——Go语言中文网
分析：
file.WriteString("Golang中文社区——这里是多余") 往文件中写入 Golang中文社区——这里是多余，之后 file.WriteAt([]byte("Go语言中文网"), 24) 在文件流的 offset=24 处写入 Go语言中文网（会覆盖该位置的内容）
1.5 ReaderFrom 和 WriterTo 接口
ReaderFrom 的定义如下:
type ReaderFrom interface {
ReadFrom(r Reader) (n int64, err error)
} ReadFrom 从 r 中读取数据，直到 EOF 或发生错误。其返回值 n 为读取的字节数。除 io.EOF 之外，在读取过程中遇到的任何错误也将被返回。
如果 ReaderFrom 可用，Copy 函数就会使用它。
注意：ReadFrom 方法不会返回 err == EOF。
示例代码如下：
file, err := os.Open("writeAt.txt")
if err != nil {
panic(err)
}
defer file.Close()
writer := bufio.NewWriter(os.Stdout)
writer.ReadFrom(file)
writer.Flush()当然，我们可以通过 ioutil 包的 ReadFile 函数获取文件全部内容。其实，跟踪一下 ioutil.ReadFile 的源码，会发现其实也是通过 ReadFrom 方法实现（用的是 bytes.Buffer，它实现了 ReaderFrom 接口）。
如果不通过 ReadFrom 接口来做这件事，而是使用 io.Reader 接口，我们有两种思路：
（1）先获取文件的大小（File 的 Stat 方法），之后定义一个该大小的 []byte，通过 Read 一次性读取
（2）定义一个小的 []byte，不断的调用 Read 方法直到遇到 EOF，将所有读取到的 []byte 连接到一起
注意：bufio.Writer 或 strings.Buffer 类型的 ReadFrom 方法实现，会发现，其实它们的实现和上面说的第 （2） 种思路类似。
WriterTo的定义如下：
type WriterTo interface {
WriteTo(w Writer) (n int64, err error)
} WriteTo 将数据写入 w 中，直到没有数据可写或发生错误。其返回值 n 为写入的字节数。 在写入过程中遇到的任何错误也将被返回。
如果 WriterTo 可用，Copy 函数就会使用它。
注意：ReaderFrom 和 WriterTo 接口的方法接收的参数是 io.Reader 和 io.Writer 类型。
示例代码：
reader := bytes.NewReader([]byte("Go语言中文网"))
reader.WriteTo(os.Stdout) 1.6 Seeker 接口
接口定义如下：
type Seeker interface {
Seek(offset int64, whence int) (ret int64, err error)
}Seek 设置下一次 Read 或 Write 的偏移量为 offset，它的解释取决于 whence： 0 表示相对于文件的起始处，1 表示相对于当前的偏移，而 2 表示相对于其结尾处。 Seek 返回新的偏移量和一个错误，如果有的话。
Seek 方法是用于设置偏移量的，这样可以从某个特定位置开始操作数据流。听起来和 ReaderAt/WriteAt 接口有些类似，不过 Seeker 接口更灵活，可以更好的控制读写数据流的位置。
示例代码：获取倒数第二个字符（需要考虑 UTF-8 编码）
reader := strings.NewReader("Go语言中文网")
reader.Seek(-6, io.SeekEnd)
r, _, _ := reader.ReadRune()
fmt.Printf("%c\n", r)
1.7 Closer 接口
接口定义如下：
type Closer interface {
Close() error
} 该接口比较简单，只有一个 Close() 方法，用于关闭数据流。
文件 (os.File)、归档（压缩包）、数据库连接、Socket 等需要手动关闭的资源都实现了 Closer 接口。
实际编程中，经常将 Close 方法的调用放在 defer 语句中。
源码如下：
func (f *File) Close() error {
if f == nil {
return ErrInvalid
}
return f.file.close()
}注意：在关闭文件之前要先检查错误，因为如果文件为空会panic
1.8 ByteReader 和 ByteWriter
接口定义如下：
type ByteReader interface {
ReadByte() (c byte, err error)
} type ByteWriter interface {
WriteByte(c byte) error
}在标准库中，有如下类型实现了 io.ByteReader 或 io.ByteWriter:
bufio.Reader/Writer 分别实现了io.ByteReader 和 io.ByteWriter
bytes.Buffer 同时实现了 io.ByteReader 和 io.ByteWriter
bytes.Reader 实现了 io.ByteReader
strings.Reader 实现了 io.ByteReader
接下来的示例中，我们通过 bytes.Buffer 来一次读取或写入一个字节（主要代码）：
var ch byte
fmt.Scanf("%c\n", &ch) buffer := new(bytes.Buffer)
err := buffer.WriteByte(ch)
if err == nil {
fmt.Println("写入一个字节成功！准备读取该字节……")
newCh, _ := buffer.ReadByte()
fmt.Printf("读取的字节：%c\n", newCh)
} else {
fmt.Println("写入错误")
} 1.9 ByteScanner、RuneReader 和 RuneScanner
ByteScanner 接口的定义如下：
type ByteScanner interface {
ByteReader
UnreadByte() error
} 可见，它内嵌了 ByteReader 接口（可以理解为继承了 ByteReader 接口），
UnreadByte 方法的意思是：将上一次 ReadByte 的字节还原，使得再次调用 ReadByte 返回的结果和上一次调用相同，也就是说，UnreadByte 是重置上一次的 ReadByte。
注意，UnreadByte 调用之前必须调用了 ReadByte，且不能连续调用 UnreadByte。
这里需要补充
1.10 SectionReader
接口定义如下：
type SectionReader struct {
r ReaderAt // 该类型最终的 Read/ReadAt 最终都是通过 r 的 ReadAt 实现
base int64 // NewSectionReader 会将 base 设置为 off
off int64 // 从 r 中的 off 偏移处开始读取数据
limit int64 // limit - off = SectionReader 流的长度
} func NewSectionReader(r ReaderAt, off int64, n int64) *SectionReader NewSectionReader 返回一个 SectionReader，它从 r 中的偏移量 off 处读取 n 个字节后以 EOF 停止。
也就是说，SectionReader 只是内部（内嵌）ReaderAt 表示的数据流的一部分：从 off 开始后的 n 个字节。
这个类型的作用是：方便重复操作某一段 (section) 数据流；或者同时需要 ReadAt 和 Seek 的功能。
1.11 LimitedReader
接口定义如下：
type LimitedReader struct {
R Reader // underlying reader，最终的读取操作通过 R.Read 完成
N int64 // max bytes remaining
} 从 R 读取但将返回的数据量限制为 N 字节。每调用一次 Read 都将更新 N 来反应新的剩余数量。
也就是说每次最多返回 N 字节数据。
LimitedReader 只实现了 Read 方法（Reader 接口）。示例代码如下：
content := "This Is LimitReader Example"
reader := strings.NewReader(content)
limitReader := &io.LimitedReader{R: reader, N: 8}
for limitReader.N > 0 {
tmp := make([]byte, 2)
limitReader.Read(tmp)
fmt.Printf("%s", tmp)
}输出： This Is
可见，通过该类型可以达到 只允许读取一定长度数据 的目的。
在 io 包中，LimitReader 函数的实现其实就是调用 LimitedReader：
func LimitReader(r Reader, n int64) Reader { return &LimitedReader{r, n} }
1.12 PipeReader 和 PipeWriter
PipeReader 是管道的读取端。它实现了 io.Reader 和 io.Closer 接口。结构定义如下：
type PipeReader struct {
p *pipe
} 关于 PipeReader.Read 方法的说明：从管道中读取数据。该方法会堵塞，直到管道写入端开始写入数据或写入端被关闭。
如果写入端关闭时带有 error（即调用 CloseWithError 关闭），该Read返回的 err 就是写入端传递的error；否则 err 为 EOF。
PipeWriter 是管道的写入端。它实现了 io.Writer 和 io.Closer 接口。结构定义如下：
type PipeWriter struct {
p *pipe
} 关于 PipeWriter.Write 方法的说明：写数据到管道中。该方法会堵塞，直到管道读取端读完所有数据或读取端被关闭。
如果读取端关闭时带有 error（即调用 CloseWithError 关闭），该Write返回的 err 就是读取端传递的error；否则 err 为 ErrClosedPipe。
示例代码如下：
func main() {
pipeReader, pipeWriter := io.Pipe()
go PipeWrite(pipeWriter)
go PipeRead(pipeReader)
time.Sleep(30 * time.Second)
} func PipeWrite(writer *io.PipeWriter){
data := []byte("Go语言中文网")
for i := 0; i < 3; i++{
n, err := writer.Write(data)
if err != nil{
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Printf("写入字节 %d\n",n)
}
writer.CloseWithError(errors.New("写入段已关闭"))
} func PipeRead(reader *io.PipeReader){
buf := make([]byte, 128)
for{
fmt.Println("接口端开始阻塞5秒钟...")
time.Sleep(5 * time.Second)
fmt.Println("接收端开始接受")
n, err := reader.Read(buf)
if err != nil{
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Printf("收到字节: %d\n buf内容: %s\n",n,buf)
}
}问题：为什么一个中文字是3个字节？
io.Pipe() 用于创建一个同步的内存管道 (synchronous in-memory pipe)，函数签名：
func Pipe() (*PipeReader, *PipeWriter)
它将 io.Reader 连接到 io.Writer。一端的读取匹配另一端的写入，直接在这两端之间复制数据；它没有内部缓存。
它对于并行调用 Read 和 Write 以及其它函数或 Close 来说都是安全的。一旦等待的 I/O 结束，Close 就会完成。
并行调用 Read 或并行调用 Write 也同样安全：同种类的调用将按顺序进行控制。
正因为是同步的，因此不能在一个 goroutine 中进行读和写。
另外，对于管道的 close 方法（非 CloseWithError 时），err 会被置为 EOF。
1.13 Copy 和 CopyN函数
3、数据结构与算法
数据结构是数据组织和存储的逻辑形式，以达到方便访问和修改数据的目的。
算法是根据实际输入输出的需求设计的一系列计算过程，被认为是程序的灵魂。
本章内容涵盖了 Go 标准库中的 3 个包：
sort 包包含基本的排序方法，支持切片数据排序以及用户自定义数据集合排序，sort的实现不依赖与其他任何包
index/suffixary 包实现了后缀数组相关算法以支持许多常见的字符串操作
container 包提供了对 heap、list 和 ring 这 3 种数据结构的底层支持。
3.1 sort--排序算法
该包实现了四种基本排序算法：插入排序、归并排序、堆排序和快速排序。 但是这四种排序方法是不公开的，它们只被用于 sort 包内部使用。
sort.Interface接口的定义如下：
type Interface interface {
// 获取数据集合元素个数
Len() int
// 如果 i 索引的数据小于 j 索引的数据，返回 true，且不会调用下面的 Swap()，即数据升序排序。
Less(i, j int) bool
// 交换 i 和 j 索引的两个元素的位置
Swap(i, j int)
}
对数据集合排序时不必考虑应当选择哪一种排序方法，只要实现了 sort.Interface 定义的三个方法就可以顺利对数据集合进行排序，sort 包会根据实际数据自动选择高效的排序算法。
除此之外，为了方便对常用数据类型的操作，sort 包提供了对[]int 切片、[]float64 切片和[]string 切片完整支持，主要包括：
（1）对基本数据类型切片的排序支持
（2）基本数据元素查找
（3）判断基本数据类型切片是否已经排好序
（4）对排好序的数据集合逆序
3.1.1 数据集合排序
数据集合实现了上述三个方法后，即可调用该包的 Sort() 方法进行排序。
Sort() 方法定义如下：
func Sort(data Interface)
Sort() 方法惟一的参数就是待排序的数据集合。
该包还提供了一个方法可以判断数据集合是否已经排好顺序，该方法的内部实现依赖于我们自己实现的 Len() 和 Less() 方法：
func IsSorted(data Interface) bool {
n := data.Len()
for i := n - 1; i > 0; i-- {
if data.Less(i, i-1) {
return false
}
}
return true
} 下面是一个使用 sort 包对学生成绩排序的示例：
package main
import (
"fmt"
"sort"
) // 学生成绩结构体
type StuScore struct {
name string // 姓名
score int // 成绩
} type StuScores []StuScore
//Len()
func (s StuScores) Len() int {
return len(s)
} //Less(): 成绩将有低到高排序
func (s StuScores) Less(i, j int) bool {
return s[i].score < s[j].score
} //Swap()
func (s StuScores) Swap(i, j int) {
s[i], s[j] = s[j], s[i]
} func main() {
stus := StuScores{
{"alan", 95},
{"hikerell", 91},
{"acmfly", 96},
{"leao", 90},
} // 打印未排序的 stus 数据
fmt.Println("Default:\n\t",stus)
//StuScores 已经实现了 sort.Interface 接口 , 所以可以调用 Sort 函数进行排序
sort.Sort(stus)
// 判断是否已经排好顺序，将会打印 true
fmt.Println("IS Sorted?\n\t", sort.IsSorted(stus))
// 打印排序后的 stus 数据
fmt.Println("Sorted:\n\t",stus)
//这个可以逆序排序，上面是升序，这个是逆序
sort.Sort(sort.Reverse(stus))
fmt.Println(stus)
} 该示例程序的自定义类型 StuScores 实现了 sort.Interface 接口，所以可以将其对象作为 sort.Sort() 和 sort.IsSorted() 的参数传入。
运行结果：
Default:
[{alan 95} {hikerell 91} {acmfly 96} {leao 90}]
IS Sorted?
true
Sorted:
[{leao 90} {hikerell 91} {alan 95} {acmfly 96}]此外，sort包提供了 Reverse() 方法，可以允许将数据按 Less() 定义的排序方式逆序排序，而不必修改 Less() 代码。方法定义如下：
func Reverse(data Interface) Interface
我们可以看到 Reverse() 返回的一个 sort.Interface 接口类型，整个 Reverse() 的内部实现比较有趣：
// 定义了一个 reverse 结构类型，嵌入 Interface 接口
type reverse struct {
Interface
} //reverse 结构类型的 Less() 方法拥有嵌入的 Less() 方法相反的行为
//Len() 和 Swap() 方法则会保持嵌入类型的方法行为
func (r reverse) Less(i, j int) bool {
return r.Interface.Less(j, i)
} // 返回新的实现 Interface 接口的数据类型
func Reverse(data Interface) Interface {
return &reverse{data}
}
Search()定义如下：
func Search(n int, f func(int) bool) int
该方法会使用“二分查找”算法来找出能使 f(x)(0<=x<n) 返回 ture 的最小值 i。 前提条件 : f(x)(0<=x<i) 均返回 false, f(x)(i<=x<n) 均返回 ture。 如果不存在 i 可以使 f(i) 返回 ture, 则返回 n。
Search() 函数一个常用的使用方式是搜索元素 x 是否在已经升序排好的切片 s 中：
x := 11
s := []int{3, 6, 8, 11, 45} // 注意已经升序排序
pos := sort.Search(len(s), func(i int) bool { return s[i] >= x })
if pos < len(s) && s[pos] == x {
fmt.Println(x, " 在 s 中的位置为：", pos)
} else {
fmt.Println("s 不包含元素 ", x)
}官方文档还给出了一个猜数字的小程序：
func GuessingGame() {
var s string
fmt.Printf("Pick an integer from 0 to 100.\n")
answer := sort.Search(100, func(i int) bool {
fmt.Printf("Is your number <= %d? ", i)
fmt.Scanf("%s", &s)
return s != "" && s[0] == 'y'
})
fmt.Printf("Your number is %d.\n", answer)
}问题：Search()函数需要学习
3.1.2 sort.Search
需要学习
3.3 container--容器数据类型：heap、list 和 ring
3.3.1 堆
这里的堆使用的数据结构是最小二叉树，即根节点比左边子树和右边子树的所有值都小。 go 的堆包只是实现了一个接口，我们看下它的定义：
type Interface interface {
sort.Interface
Push(x interface{}) // add x as element Len()
Pop() interface{} // remove and return element Len() - 1.
}
可以看出，这个堆结构继承自 sort.Interface, 回顾下 sort.Interface，它需要实现三个方法
Len() int
Less(i, j int) bool
Swap(i, j int)
加上堆接口定义的两个方法
Push(x interface{})
Pop() interface{}
就是说你定义了一个堆，就要实现五个方法，直接拿 package doc 中的 example 做例子：
type IntHeap []int
func (h IntHeap) Len() int { return len(h) }
func (h IntHeap) Less(i, j int) bool { return h[i] < h[j] }
func (h IntHeap) Swap(i, j int) { h[i], h[j] = h[j], h[i] } func (h *IntHeap) Push(x interface{}) {
*h = append(*h, x.(int))
} func (h *IntHeap) Pop() interface{} {
old := *h
n := len(old)
x := old[n-1]
*h = old[0 : n-1]
return x
}
那么 IntHeap 就实现了这个堆结构，我们就可以使用堆的方法来对它进行操作：
h := &IntHeap{2, 1, 5}
heap.Init(h)
heap.Push(h, 3)
heap.Pop(h)
具体说下内部实现，是使用最小堆，索引排序从根节点开始，然后左子树，右子树的顺序方式。索引布局如下：
0
1 2
3 4 5 6
7 8 9 10 11
假设 (heap[1]== 小明 ) 它的左子树 (heap[3]== 小黑 ) 和右子树 (heap[4]== 大黄 ) 且 小明 > 小黑 > 大黄 ;
堆内部实现了 down 和 up 函数 : down 函数用于将索引 i 处存储的值 ( 设 i=1, 即小明 ) 与它的左子树 ( 小黑 ) 和右子树 ( 大黄 ) 相比 , 将三者最小的值大黄与小明的位置交换，交换后小明继续与交换后的子树 (heap[9]和 heap[10]) 相比，重复以上步骤，直到小明位置不变。
up 函数用于将索引 i 处的值 ( 设 i=3, 即小黑 ) 与他的父节点 ( 小明 ) 比较，将两者较小的值放到父节点上，本例中即交换小黑和小明的位置，之后小黑继续与其父节点比较，重复以上步骤，直到小黑位置不变。
假设 heap[11]== 阿花 当从堆中 Pop 一个元素的时候，先把元素和最后一个节点的值 ( 阿花 ) 交换，然后弹出，然后对阿花调用 down，向下保证最小堆。
当往堆中 Push 一个元素的时候，这个元素插入到最后一个节点，本例中为 heap[12]，即作为 heap[5]的右子树，然后调用 up 函数向上比较。
