本文深入探讨了go语言中处理标准输入时，使用`bufio.Scanner`可能遇到的一个常见问题：当程序从键盘或重定向文件读取多行输入时，重复创建`bufio.Scanner`实例会导致后续输入丢失。文章详细分析了问题根源，并提供了两种解决方案：使用全局变量（简单但不推荐）和通过自定义类型封装`bufio.Scanner`实例（推荐的面向对象方法），以确保输入流的正确处理和资源的有效复用。
理解bufio.Scanner与输入丢失问题
在Go语言中，bufio.Scanner是处理行分隔输入（如从标准输入或文件）的常用工具。它通过内部缓冲区读取数据，每次调用Scan()方法时，会从缓冲区中提取一行文本。然而，如果程序在每次需要读取输入时都创建一个新的bufio.Scanner实例来处理os.Stdin，尤其是在输入源是重定向的文件时，就会出现输入数据丢失的问题。
考虑以下示例代码，其中prompt函数每次被调用时都会创建一个新的bufio.Scanner：
package main import ( "bufio" "fmt" "os" ) func print(format string, a ...interface{}) { fmt.Printf(format+"n", a...) } func prompt(format string) string { fmt.Print(format) in := bufio.NewScanner(os.Stdin) // 每次调用都创建新的Scanner in.Scan() return in.Text() } func greet() { name := prompt("enter name: ") print(`Hello %s!`, name) } func humor() { color := prompt("enter favorite color: ") print(`I like %s too!`, color) } func main() { greet() humor() }
当程序通过键盘交互运行时，上述代码通常表现正常。但如果我们将一个包含多行输入的文本文件重定向到程序（例如 .test < a.txt），其中a.txt内容如下：
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bobby bill soft, blue-ish turquoise
程序输出可能会是这样：
enter name: Hello bobby bill! enter favorite color: I like too!
这与预期不符。问题在于，bufio.Scanner在内部会预读并缓冲多于一行的输入。当greet()函数中的prompt()创建了一个bufio.Scanner并读取了第一行（”bobby bill”）后，它可能已经将第二行（”soft, blue-ish turquoise”）甚至更多数据缓冲到了其内部。当prompt()函数返回，这个bufio.Scanner实例被垃圾回收时，其内部缓冲区中尚未读取的数据（即”soft, blue-ish turquoise”）也随之丢失了。接着，humor()函数再次调用prompt()时，会创建一个全新的bufio.Scanner。这个新的扫描器会从os.Stdin的当前位置开始读取，但此时，第二行数据已经被前一个扫描器读取并丢弃了，导致它无数据可读，最终返回空字符串。
解决方案一：使用全局共享的bufio.Scanner实例
最直接的解决方案是确保所有需要从os.Stdin读取的函数都共享同一个bufio.Scanner实例。这可以通过将bufio.Scanner声明为全局变量来实现。
package main import ( "bufio" "fmt" "os" ) var sharedScanner *bufio.Scanner // 声明一个全局的Scanner func init() { // 在程序启动时初始化一次 sharedScanner = bufio.NewScanner(os.Stdin) } func print(format string, a ...interface{}) { fmt.Printf(format+"n", a...) } func prompt(format string) string { fmt.Print(format) sharedScanner.Scan() // 使用共享的Scanner return sharedScanner.Text() } func greet() { name := prompt("enter name: ") print(`Hello %s!`, name) } func humor() { color := prompt("enter favorite color: ") print(`I like %s too!`, color) } func main() { greet() humor() }
通过这种方式，无论prompt()被调用多少次，它都操作同一个bufio.Scanner实例。这样，扫描器内部的缓冲区会持续保存未读取的数据，确保所有行都能被正确处理。
注意事项： 虽然这种方法有效，但在大型或复杂应用中，过度使用全局变量可能导致代码难以维护和测试，因为它引入了全局状态依赖。通常，应优先考虑更具封装性的设计模式。
解决方案二：通过自定义类型封装bufio.Scanner实例（推荐）
为了避免全局变量带来的潜在问题，更优雅的解决方案是将bufio.Scanner实例封装在一个自定义类型中，并将其作为该类型的方法来使用。这遵循了面向对象的设计原则，将相关的状态和行为聚合在一起。
我们可以创建一个InputReader类型来持有bufio.Scanner，并提供一个Prompt方法来读取输入。
package main import ( "bufio" "fmt" "os" ) // InputReader 封装了 bufio.Scanner，用于管理标准输入 type InputReader struct { scanner *bufio.Scanner } // NewinputReader 创建并返回一个初始化好的 InputReader 实例 func NewInputReader() *InputReader { return &InputReader{ scanner: bufio.NewScanner(os.Stdin), } } // Prompt 方法用于显示提示并读取一行输入 func (ir *InputReader) Prompt(format string) string { fmt.Print(format) ir.scanner.Scan() return ir.scanner.Text() } func print(format string, a ...interface{}) { fmt.Printf(format+"n", a...) } func greet(reader *InputReader) { name := reader.Prompt("enter name: ") print(`Hello %s!`, name) } func humor(reader *InputReader) { color := reader.Prompt("enter favorite color: ") print(`I like %s too!`, color) } func main() { // 创建一个 InputReader 实例，并在需要时传递给相关函数 reader := NewInputReader() greet(reader) humor(reader) }
在这个改进后的代码中：
- 我们定义了一个InputReader结构体，其中包含一个*bufio.Scanner字段。
- NewInputReader()函数作为构造器，负责创建并初始化InputReader实例。
- Prompt()方法现在是InputReader类型的方法，它使用封装在InputReader实例中的scanner来读取输入。
- 在main函数中，我们只创建了一个InputReader实例，并将其作为参数传递给greet()和humor()函数。
这种方法的好处在于：
- 封装性： 将bufio.Scanner及其相关操作封装在一个类型中，提高了代码的模块化。
- 可维护性： 避免了全局状态，使得代码更容易理解和维护。
- 可测试性： 方便进行单元测试，可以通过模拟InputReader的行为来测试依赖它的函数。
- 灵活性： 如果将来需要从其他源（如文件）读取输入，可以轻松扩展InputReader类型或创建新的读取器类型。
总结与最佳实践
当在Go语言中处理多行标准输入（无论是来自键盘还是重定向文件）时，核心原则是：对os.Stdin使用且仅使用一个bufio.Scanner实例。
- 问题根源： bufio.Scanner会预读并缓冲数据。重复创建实例会导致前一个实例的缓冲区数据丢失。
- 解决方案：
- 全局共享： 将bufio.Scanner声明为全局变量并在init()中初始化。简单但可能引入全局状态问题。
- 自定义类型封装（推荐）： 创建一个包含bufio.Scanner的自定义结构体，并提供方法来访问它。这种方式提供了更好的封装、可维护性和可测试性。
通过采用自定义类型封装的方法，我们可以编写出更健壮、更易于管理和扩展的Go程序，有效避免因bufio.Scanner的重复创建而导致的输入数据丢失问题。