每日一库之7：fsnotify（跨平台文件监听）

简介

上一篇文章Go 每日一库之 viper中，我们介绍了 viper 可以监听文件修改进而自动重新加载。
其内部使用的就是fsnotify这个库，它是跨平台的。今天我们就来介绍一下它。

快速使用

先安装：

$ go get github.com/fsnotify/fsnotify

后使用：

package main
import (
  "log"
  "github.com/fsnotify/fsnotify"
)
func main() {
  watcher, err := fsnotify.NewWatcher()
  if err != nil {
    log.Fatal("NewWatcher failed: ", err)
  }
  defer watcher.Close()
  done := make(chan bool)
  go func() {
    defer close(done)
    for {
      select {
      case event, ok := <-watcher.Events:
        if !ok {
          return
        }
        log.Printf("%s %s\n", event.Name, event.Op)
      case err, ok := <-watcher.Errors:
        if !ok {
          return
        }
        log.Println("error:", err)
      }
    }
  }()
  err = watcher.Add("./")
  if err != nil {
    log.Fatal("Add failed:", err)
  }
  <-done
}

fsnotify的使用比较简单：

• 先调用NewWatcher创建一个监听器；
• 然后调用监听器的Add增加监听的文件或目录；
• 如果目录或文件有事件产生，监听器中的通道Events可以取出事件。如果出现错误，监听器中的通道Errors可以取出错误信息。

上面示例中，我们在另一个 goroutine 中循环读取发生的事件及错误，然后输出它们。

编译、运行程序。在当前目录创建一个新建文本文档.txt，然后重命名为file1.txt文件，输入内容some test text，然后删除它。观察控制台输出：

2020/01/20 08:41:17 新建文本文档.txt CREATE
2020/01/20 08:41:25 新建文本文档.txt RENAME
2020/01/20 08:41:25 file1.txt CREATE
2020/01/20 08:42:28 file1.txt REMOVE

其实，重命名时会产生两个事件，一个是原文件的**RENAME**事件，一个是新文件的**CREATE**事件。

注意，fsnotify使用了操作系统接口，监听器中保存了系统资源的句柄，所以使用后需要关闭。

事件

上面示例中的事件是fsnotify.Event类型：

// fsnotify/fsnotify.go
type Event struct {
  Name string
  Op   Op
}

事件只有两个字段，Name表示发生变化的文件或目录名，Op表示具体的变化。Op有 5 种取值：

// fsnotify/fsnotify.go
type Op uint32
const (
  Create Op = 1 << iota
  Write
  Remove
  Rename
  Chmod
)

在快速使用中，我们已经演示了前 4 种事件。Chmod事件在文件或目录的属性发生变化时触发，在 Linux 系统中可以通过chmod命令改变文件或目录属性。

事件中的Op是按照位来存储的，可以存储多个，可以通过&操作判断对应事件是不是发生了。

if event.Op & fsnotify.Write != 0 {
  fmt.Println("Op has Write")
}

我们在代码中不需要这样判断，因为Op的String()方法已经帮我们处理了这种情况了：

// fsnotify.go
func (op Op) String() string {
  // Use a buffer for efficient string concatenation
  var buffer bytes.Buffer
  if op&Create == Create {
    buffer.WriteString("|CREATE")
  }
  if op&Remove == Remove {
    buffer.WriteString("|REMOVE")
  }
  if op&Write == Write {
    buffer.WriteString("|WRITE")
  }
  if op&Rename == Rename {
    buffer.WriteString("|RENAME")
  }
  if op&Chmod == Chmod {
    buffer.WriteString("|CHMOD")
  }
  if buffer.Len() == 0 {
    return ""
  }
  return buffer.String()[1:] // Strip leading pipe
}

应用

fsnotify的应用非常广泛，在 godoc 上，我们可以看到哪些库导入了fsnotify。只需要在fsnotify文档的 URL 后加上?imports即可：

https://godoc.org/github.com/fsnotify/fsnotify?importers。有兴趣打开看看，要 fq。

上一篇文章中，我们介绍了调用viper.WatchConfig就可以监听配置修改，自动重新加载。下面我们就来看看WatchConfig是怎么实现的：

// viper/viper.go
func WatchConfig() { v.WatchConfig() }
func (v *Viper) WatchConfig() {
  initWG := sync.WaitGroup{}
  initWG.Add(1)
  go func() {
    watcher, err := fsnotify.NewWatcher()
    if err != nil {
      log.Fatal(err)
    }
    defer watcher.Close()
    // we have to watch the entire directory to pick up renames/atomic saves in a cross-platform way
    filename, err := v.getConfigFile()
    if err != nil {
      log.Printf("error: %v\n", err)
      initWG.Done()
      return
    }
    configFile := filepath.Clean(filename)
    configDir, _ := filepath.Split(configFile)
    realConfigFile, _ := filepath.EvalSymlinks(filename)
    eventsWG := sync.WaitGroup{}
    eventsWG.Add(1)
    go func() {
      for {
        select {
        case event, ok := <-watcher.Events:
          if !ok { // 'Events' channel is closed
            eventsWG.Done()
            return
          }
          currentConfigFile, _ := filepath.EvalSymlinks(filename)
          // we only care about the config file with the following cases:
          // 1 - if the config file was modified or created
          // 2 - if the real path to the config file changed (eg: k8s ConfigMap replacement)
          const writeOrCreateMask = fsnotify.Write | fsnotify.Create
          if (filepath.Clean(event.Name) == configFile &&
            event.Op&writeOrCreateMask != 0) ||
            (currentConfigFile != "" && currentConfigFile != realConfigFile) {
            realConfigFile = currentConfigFile
            err := v.ReadInConfig()
            if err != nil {
              log.Printf("error reading config file: %v\n", err)
            }
            if v.onConfigChange != nil {
              v.onConfigChange(event)
            }
          } else if filepath.Clean(event.Name) == configFile &&
            event.Op&fsnotify.Remove&fsnotify.Remove != 0 {
            eventsWG.Done()
            return
          }
        case err, ok := <-watcher.Errors:
          if ok { // 'Errors' channel is not closed
            log.Printf("watcher error: %v\n", err)
          }
          eventsWG.Done()
          return
        }
      }
    }()
    watcher.Add(configDir)
    initWG.Done()   // done initializing the watch in this go routine, so the parent routine can move on...
    eventsWG.Wait() // now, wait for event loop to end in this go-routine...
  }()
  initWG.Wait() // make sure that the go routine above fully ended before returning
}

其实流程是相似的：

• 首先，调用NewWatcher创建一个监听器；
• 调用v.getConfigFile()获取配置文件路径，抽出文件名、目录，配置文件如果是一个符号链接，获得链接指向的路径；
• 调用watcher.Add(configDir)监听配置文件所在目录，另起一个 goroutine 处理事件。

WatchConfig不能阻塞主 goroutine，所以创建监听器也是新起 goroutine 进行的。代码中有两个sync.WaitGroup变量，initWG是为了保证监听器初始化，
eventsWG是在事件通道关闭，或配置被删除了，或遇到错误时退出事件处理循环。

然后就是核心事件循环：

• 有事件发生时，判断变化的文件是否是在 viper 中设置的配置文件，发生的是否是创建或修改事件（只处理这两个事件）；
• 如果配置文件为符号链接，若符合链接的指向修改了，也需要重新加载配置；
• 如果需要重新加载配置，调用v.ReadInConfig()读取新的配置；
• 如果注册了事件回调，以发生的事件为参数执行回调。

总结

fsnotify的接口非常简单直接，所有系统相关的复杂性都被封装起来了。这也是我们平时设计模块和接口时可以参考的案例。

参考

1. fsnotify API 设计
2. fsnotify GitHub 仓库