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Go 1.16新特性-embed包及其使用

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2023-02-26 09:48:18 时间

Go 1.16中增加了embed包，首先来看下提纲。

  • embed是什么
  • 为什么需要embed包
  • embed包的常用场景
  • embed的基本使用
  • embed的使用实例-一个简单的静态web服务
  • embed使用中的注意事项

01

—

embed是什么

embed是在Go 1.16中新加包。它通过//go:embed指令，可以在编译阶段将静态资源文件打包进编译好的程序中，并提供访问这些文件的能力。

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—

为什么需要embed包

以下是我们使用embed包的一些原因：

  • 能够将静态资源打包到二进制包中，部署过程更简单。传统部署要么需要将静态资源与已编译程序打包在一起上传，或者使用docker和dockerfile自动化前者，这是很麻烦的。
  • 确保程序的完整性。在运行过程中损坏或丢失静态资源通常会影响程序的正常运行。
  • 静态资源访问没有io操作，速度会非常快。

最常见的方法（例如静态网站的后端程序）要求将程序连同其所依赖的html模板，css，js和图片以及静态资源的路径一起上传到生产服务器。必须正确配置Web服务器，以便用户访问它。

现在，我们将所有这些资源都嵌入到程序中。我们只需要部署一个二进制文件并为程序本身配置它们即可。部署过程已大大简化。

03

—

embed的常用场景

以下列举一些静态资源文件需要被嵌入到程序中的常用场景：

  • Go模板：模板文件必须可用于二进制文件（模板文件需要对二进制文件可用）。对于Web服务器二进制文件或那些通过提供init命令的CLI应用程序，这是一个相当常见的用例。在没有嵌入的情况下，模板通常内联在代码中
  • 静态web服务：有时，静态文件（如index.html或其他HTML，JavaScript和CSS文件之类的静态文件）需要使用golang服务器二进制文件进行传输，以便用户可以运行服务器并访问这些文件
  • 数据库迁移：另一个使用场景是通过嵌入文件被用于数据库迁移脚本。

04

—

embed的基本使用

终于，进到embed包的具体使用环节了。embed包是golang 1.16中的新特性，所以，请确保你的golang环境已经升级到了1.16版本。

embed的基本语法

基本语法非常简单，首先导入embed包，然后使用指令//go:embed 文件名 将对应的文件或目录结构导入到对应的变量上。

例如：在当前目录下新建文件 version.txt，并在文件中输入内容：0.0.1

package main

import (
    _ "embed"
    "fmt"
)

//go:embed version.txt
var version string

func main() {
    fmt.Printf("version: %q\n", version)
}

embed可嵌入的三种数据类型及使用

在embed中，可以将静态资源文件嵌入到三种类型的变量，分别为：字符串、字节数组、embed.FS文件类型。

  • 将文件内容嵌入到字符串变量中，如下代码第7、8行：
package main

import (
    _ "embed"
    "fmt"
)
//go:embed version.txt
var version string

func main() {
    fmt.Printf("version %q\n", version)
}

当嵌入文件名的时候，如果文件名包含空格，则需要用引号将文件名括起来。如下，假设文件名是 "version info.txt”，如下代码第8行所示：

package mainimport (    _ "embed"    "fmt")//go:embed “version info".txtvar versionByte []bytefunc main() {    fmt.Printf("version %q\n", string(versionByte))}

将文件内容嵌入到字符串或字节数组类型变量的时候，只能嵌入1个文件，不能嵌入多个文件，并且文件名不支持正则模式，否则运行代码会报错

如代码第8行所示：

package main

import (
    _ "embed"
    "fmt"
)

//go:embed version.txt info.txt
var version string

func main() {
    fmt.Printf("version %q\n", version)
}

运行代码，得到错误提示：

sh-3.2# go run .
# demo
./main.go:8:5: invalid go:embed: multiple files for type string
  • 软链接&硬链接

嵌入指令是否支持嵌入文件的软链接呢 ？如下：在当前目录下创建一个指向version.txt的软链接 v

ln -s version.txt v
package main

import (
    _ "embed"
    "fmt"
)
//go:embed v
var version string
func main() {
    fmt.Printf("version %q\n", version)
}

运行程序，得到不能嵌入软链接文件的错误：

sh-3.2# go run .# demomain.go:8:12: pattern v: cannot embed irregular file vsh-3.2#

结论：//go:embed指令不支持文件的软链接

让我们再来看看文件的硬链接，如下：

sh-3.2# rm v
sh-3.2# ln version.txt h
import (
    _ "embed"
    "fmt"
)
//go:embed v
var version string

func main() {
    fmt.Printf("version %q\n", version)
}

运行程序，能够正常运行并输出，如下：

sh-3.2# go run .version 0.0.1

结论：//go:embed指令支持文件的硬链接。因为硬链接本质上是源文件的一个拷贝。

我们能不能将嵌入指令用于 初始化的变量呢？如下：

package main

import (
    _ "embed"
    "fmt"
)

//go:embed v
var version string = ""

func main() {
    fmt.Printf("version %q\n", version)
}

运行程序，得到error结果：

sh-3.2# go run ../main.go:12:3: go:embed cannot apply to var with initializersh-3.2#

结论：不能将嵌入指令用于已经初始化的变量上。

  • 将文件内容嵌入到字节数组变量中，如下代码中的第7、8行：
package main

import (
    _ "embed"
    "fmt"
)
//go:embed version.txt
var versionByte []byte

func main() {
    fmt.Printf("version %q\n", string(versionByte))
}
  • 将文件目录结构映射成embed.FS文件类型

使用embed.FS类型，可以读取一个嵌入到embed.FS类型变量中的目录和文件树，这个变量是只读的，所以是线程安全的。

embed.FS结构主要有3个对外方法，如下：

// Open 打开要读取的文件，并返回文件的fs.File结构.
func (f FS) Open(name string) (fs.File, error)

// ReadDir 读取并返回整个命名目录
func (f FS) ReadDir(name string) ([]fs.DirEntry, error)

// ReadFile 读取并返回name文件的内容.
func (f FS) ReadFile(name string) ([]byte, error)
  • 读取单个文件
package main

import (
    "embed"
    "fmt"
    "log"
)

//go:embed "version.txt"
var f embed.FS

func main() {
    data, err := f.ReadFile("version.txt")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    fmt.Println(string(data))
}
  • 读取多个文件

首先，在项目根目录下建立 templates目录，以及在templates目录下建立多个文件，如下：

|-templates
|-—— t1.html
|——— t2.html
|——— t3.html
package main

import (
    "embed"
    "fmt"
    "io/fs"
)

//go:embed templates/*
var files embed.FS

func main() {
    templates, _ := fs.ReadDir(files, "templates")
    
    //打印出文件名称
    for _, template := range templates {
        fmt.Printf("%q\n", template.Name())
    }
}
  • 嵌入多个目录

通过使用多个//go:embed指令，可以在同一个变量中嵌入多个目录。我们在项目根目录下再创建一个cpp目录，在该目录下添加几个示例文件名。如下：

|-cpp
|——— cpp1.cpp
|——— cpp2.cpp
|——— cpp3.cpp

如下代码，第9、10行所示： 

package main

import (
    "embed"
    "fmt"
    "io/fs"
)

//go:embed templates/*
//go:embed cpp/*
var files embed.FS

func main() {
    templates, _ := fs.ReadDir(files, "templates")
    
    //打印出文件名称
    for _, template := range templates {
        fmt.Printf("%q\n", template.Name())
    }
    
    cppFiles, _ := fs.ReadDir(files, “cpp”)
    for _, cppFile := range cppFiles {
        fmt.Printf(“%q\n”, cppFile.Name())
    }
}
  • 按正则嵌入匹配目录或文件

只读取templates目录下的txt文件，如下代码第9行所示：

package main

import (
    "embed"
    "fmt"
    "io/fs"
)

//go:embed templates/*.txt
var files embed.FS

func main() {
    templates, _ := fs.ReadDir(files, "templates")
    
    //打印出文件名称
    for _, template := range templates {
        fmt.Printf("%q\n", template.Name())
    }
}

只读取templates目录下的t2.html和t3.html文件，如下代码第9行所示：

package main

import (
  "embed"    
  "fmt"    
  "io/fs"
 )
 
 //go:embed templates/t[2-3].txt
 var files embed.FS
 
 func main() {
     templates, _ := fs.ReadDir(files, "templates")
     //打印出文件名称    
     for _, template := range templates {
       fmt.Printf("%q\n", template.Name())    
     }
 }

05

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embed的使用实例-一个简单的静态web服务

以下搭建一个简单的静态文件web服务为例。在项目根目录下建立如下静态资源目录结构

|-static
|---js
|------util.js
|---img
|------logo.jpg
|---index.html
package main

import (
    "embed"    
    "io/fs"   
    "log"    
    "net/http"    
    "os"
)

func main() {
    useOS := len(os.Args) > 1 && os.Args[1] == "live"    
    http.Handle("/", http.FileServer(getFileSystem(useOS)))   
    http.ListenAndServe(":8888", nil)
}

//go:embed static
var embededFiles embed.FS

func getFileSystem(useOS bool) http.FileSystem {
    if useOS {
      log.Print("using live mode")        
      return http.FS(os.DirFS("static"))    
    }    
    
    log.Print("using embed mode")    
    fsys, err := fs.Sub(embededFiles, "static")    
    if err != nil {
      panic(err)    
    }    
    
    return http.FS(fsys)
 }

以上代码，分别执行 go run . live 和 go run .

然后在浏览器中运行http://localhost:8888 默认显示static目录下的index.html文件内容。

当然，运行go run . live 和 go run . 的不同之处在于编译后的二进制程序文件在运行过程中是否依赖static目录中的静态文件资源。

以下为验证步骤：

首先，使用编译到二进制文件的方式。

若文件内容改变，输出依然是改变前的内容，说明embed嵌入的文件内容在编译后不再依赖于原有静态文件了。

1、运行go run .

2、修改index.html文件内容为 Hello China

3、浏览器输入 http://localhost:8888 查看输出。输出内容为修改之前的Hello World

其次，使用普通的文件方式。

若文件内容改变，输出的内容也改变，说明编译后依然依赖于原有静态文件。

1、go run . live

2、修改index.html文件内容为 delete

3、浏览器输入 http://localhost:8888 查看输出。输出修改后的内容：Hello China

06

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embed使用中注意事项

  • 在使用//go:embed指令的文件都需要导入 embed包。

例如，以下例子 没有导入embed包，则不会正常运行 。

package main

import (
    "fmt"
)

//go:embed file.txt
var s string

func main() {
    fmt.Print(s)
}
  • //go:embed指令只能用在包一级的变量中，不能用在函数或方法级别，像以下程序将会报错，因为第10行的变量作用于属于函数级别：
package main

import (
    _ "embed"    
    "fmt"
)

func main() {
    //go:embed file.txt    
    var s string    
    fmt.Print(s)
}
  • 当包含目录时，它不会包含以“.”或“_“开头的文件。

但是如果使用通配符，比如dir/*，它将包含所有匹配的文件，即使它们以“."或"_"开头。请记住，在您希望在Web服务器中嵌入文件但不允许用户查看所有文件的列表的情况下，包含Mac OS的.DS_Store文件可能是一个安全问题。出于安全原因，Go在嵌入时也不会包含符号链接或上一层目录。

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