golang bufio
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当频繁地对少量数据读写时会占用IO,造成性能问题。golang的bufio
库使用缓存来一次性进行大块数据的读写,以此降低IO系统调用,提升性能。
在Transport中可以设置一个名为WriteBufferSize
的参数,该参数指定了底层(Transport.dialConn
)写buffer的大小。
tr := &http.Transport{ WriteBufferSize: 64 * 1024, }
pconn.br = bufio.NewReaderSize(pconn, t.readBufferSize()) pconn.bw = bufio.NewWriterSize(persistConnWriter{pconn}, t.writeBufferSize())
使用bufio进行写
可以使用bufio.NewWriter
初始化一个大小为4096字节的Writer
(见下),或使用bufio.NewWriterSize
初始化一个指定大小的Writer
。
Writer
中的主要参数为缓存区buf
,缓存区中的数据偏移量n
以及写入接口wr
:
type Writer struct { err error buf []byte n int wr io.Writer }
bufio.Writer
方法可以一次性写入缓存中的数据,通常有如下三种情况:
- 缓存中满数据
- 缓存中仍有空间
- 待写入的数据大于缓存的大小
缓存中满数据
当缓存中满数据时,会执行写操作。
缓存中仍有空间
如果缓存中仍有数据,则不会执行写入动作,除非调用Flush()
方法。
待写入的数据大于缓存的大小
由于此时缓存无法缓存足够的数据,此时会跳过缓存直接执行写操作
type Writer int func (*Writer) Write(p []byte) (n int, err error) { fmt.Printf("Writing: %s\n", p) return len(p), nil } func main() { w := new(Writer) bw1 := bufio.NewWriterSize(w, 4) // Case 1: Writing to buffer until full bw1.Write([]byte{'1'}) bw1.Write([]byte{'2'}) bw1.Write([]byte{'3'}) bw1.Write([]byte{'4'}) // write - buffer is full // Case 2: Buffer has space bw1.Write([]byte{'5'}) //此时buffer中无法容纳更多的数据,执行写操作,写入 []byte{'1','2','3','4'} err = bw1.Flush() // forcefully write remaining if err != nil { panic(err) } // Case 3: (too) large write for buffer // Will skip buffer and write directly bw1.Write([]byte("12345")) //buffer不足,直接执行写操作 } //结果: Writing: 1234 Writing: 5 Writing: 12345
缓存重用
申请缓存对性能是有损耗的,可以使用Reset
方法重置缓存,其内部只是将Writer
的数据偏移量n
置0。
wr := new(Writer) bw := bufio.NewWriterSize(wr,2) bw.Reset(wr)
获取缓存的可用空间数
Available()
方法可以返回缓存的可用空间数,即len(Writer.buf)-Writer.n
使用bufio进行读
与用于写数据的Writer
类似,读数据也有一个Reader
,可以使用NewReader
初始化一个大小为4096字节的Reader
,或使用NewReaderSize
初始化一个指定大小的Reader
(要求最小字节为16)。Reader
也有一个记录偏移量的变量r
type Reader struct { buf []byte rd io.Reader // reader provided by the client r, w int // buf read and write positions err error lastByte int // last byte read for UnreadByte; -1 means invalid lastRuneSize int // size of last rune read for UnreadRune; -1 means invalid }
Peek
该方法会返回buf中的前n个字节的内容,但与Read操作不同的是,它不会消费缓存中的数据,即不会增加数据偏移量,因此通常也会用于判断是否读取结束(EOF)。通常有如下几种情况:
- 如果peak的值小于缓存大小,则返回相应的内容
- 如果peak的值大于缓存大小,则返回bufio.ErrBufferFull错误
- 如果peak的值包含EOF且小于缓存大小,则返回EOF
Read
将数据读取到p
,涉及将数据从缓存拷贝到p
。
func (b *Reader) Read(p []byte) (n int, err error)
ReadSlice
该方法会读从缓存读取数据,直到遇到第一个delim
。如果缓存中没有delim
,则返回EOF,如果查询的长度超过了缓存大小,则返回 io.ErrBufferFull
错误。
func (b *Reader) ReadSlice(delim byte) (line []byte, err error)
例如delim
为','
,则下面会返回的内容为1234,
。
func main() { r := strings.NewReader("1234,567") rb := bufio.NewReaderSize(r, 20) fmt.Println(rb.ReadSlice(',')) } // 结果:[49 50 51 52 44] <nil>
注意:
ReadSlice
返回的是原始缓存中的内容,如果针对缓存作并发操作,则返回的内容有可能被其他操作覆盖。因此在官方注释里面有写,建议使用ReadBytes
或ReadString
。但ReadBytes
和ReadString
涉及内存申请和拷贝,因此会影响性能。在追求高性能的场景下,建议外部使用sync.pool
来提供缓存。
// Because the data returned from ReadSlice will be overwritten // by the next I/O operation, most clients should use // ReadBytes or ReadString instead.
ReadLine
ReadLine() (line []byte, isPrefix bool, err error)
ReadLine
底层用到了ReadSlice
,但在返回时会移除\n
或\r\n
。需要注意的是,如果切片中没有找到换行符,则不会返回EOF或io.ErrBufferFull
错误,相反,它会将isPrefix
置为true
ReadBytes
与ReadSlice
类似,但它会返回一个新的切片,因此便于并发使用。如果找不到delim
,ReadBytes
会返回io.EOF
func (b *Reader) ReadBytes(delim byte) ([]byte, error)
Scanner
scanner可以不断将数据读取到缓存(默认64*1024字节)。
func main() { rb := strings.NewReader("12345678901234567890") scanner := bufio.NewScanner(rb) for scanner.Scan() { fmt.Printf("Token (Scanner): %q\n", scanner.Text()) } } // 结果:Token (Scanner): "12345678901234567890"
附
并发复用缓存
io.bufio
支持缓存读写以及Reset
操作,但在并发复用缓存方面做的不是很好,可以参考:victoriaMetrics之byteBuffer。
无需并发复用的话,用
io.bufio
即可。
限制从io.Reader
中读取的数据量
方式1
使用io.LimitReader
来限制从Reader
中读取的数据量,LimitedReader.N
给出了可读取的剩余数据量。一旦N变为0,即时Reader
中仍然有数据,此时也会返回EOF
type LimitedReader struct { R Reader // underlying reader N int64 // max bytes remaining }
func main() { rb := strings.NewReader("12345678901234567890") lr := io.LimitReader(rb, 3)//限制可以读取3个字节的数据 buf := make([]byte, 400) fmt.Println(lr.Read(buf)) //达到读取上限制,LimitedReader.N=0 fmt.Println(lr.Read(buf)) //此时返回EOF } //结果 3 <nil> 0 EOF
方式2
可以使用io.CopyN
限制从Reader
读取的数据量,它内部也使用了io.LimitReader
,但支持多次读取。
type Writer int func (*Writer) Write(p []byte) (n int, err error) { fmt.Printf("Writing: %s\n", p) return len(p), nil } func main() { rb := strings.NewReader("12345678901234567890") w := new(Writer) fmt.Println(io.CopyN(w, rb, 6)) fmt.Println(io.CopyN(w, rb, 6)) } //结果 Writing: 123456 6 <nil> Writing: 789012 6 <nil>