由一个问题引发对文件描述符的研究

故事的起因

一次一个同事给我发了一段简单的代码，问我这段代码有什么问题？

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    f, err := os.Open("/test.txt")
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
    fmt.Println(f.Name(), "opened successfully")
}

看到这段代码后不加思索的回答，文件没有close，他说错，可能当时我们没在一个频道上，“err处理没有return”。

又仔细的看了下代码，发现err的处理代码块后使用了f.Name()，这个是存在问题的，因为当open发生错误时，返回的文件句柄则为nil，下文直接使用f.Name()。这种错误对于初学者经常会犯，改进的方式也很多，只要保证运行f.Name()的得到的f不为nil即可。
可以在发生错误时，可以return或者os.Exit(-1) 也或下文的f.Name()放到else逻辑块中。

具体的处理方式要根据对报错的容忍度来处理

故事的发展

• 猜想

刚又提到，程序未对打开的文件做close，当然运行也没问题。既然没问题，也就没有close的必要。但是在open后加defer close已经成为go语言教课书级的示例。
猜想，这里的open底层是一个I/O操作，在linux下所有的I/O操作都会转化为对文件的操作。如果程序对文件open后，没有关闭，则会一直占有资源，打开的数量越来越多，最终一定会因达到上限而导致程序出现问题。

• 猜想调查
  通过谷歌找到lsof这一命令可以查看打开的文件描述符的上限。
  
  通过改命令发现我电脑上可以支持程序最大打开的文件描述符是4864个
• 验证

修改下代码，看下当程序打开4865次会发生什么情况？

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    for i := 1; i <= 4865; i++ {
        f, err := os.Open("./test.txt")
        if err != nil {
            fmt.Println(err)
        }
        fmt.Println(f.Name(), "opened successfully", i)
    }
    fmt.Scanln()
}

执行结果

发生了猜想中的问题，刚查看最大文件描述符是4864，这里只打开了4861个，为什么少了三个？

• 再次猜想

这里少了三个，那么这三个应该是被系统占用了，这里存在两种可能：

• 再次验证

先来确认第一点，被其它程序占用
怎么验证呢？可以同样的程序，一个循环数设置3000，一个设置2000，如果结论成立的话，那么后运行的一个一定会出错。

程序并没有向想象中的那样出错

那么就是该程序默认占用了三个
通过lsof查下进程打开的描述符情况

发现程序会默认打开三个系统文件描述符
也就是标准输入，标准输出，错误输出

这样的解释就可以自说其圆了，真的是这样么？

• 理论支撑

  以下是维基百科对文件描述符的叙述

对文件的描述符的探索，可以画上一个句号了。

遗留问题

在产看进程关联的文件时，发现有多出以上四个，这些有什么？这个问题作为一个遗留问题抛在这里，等待有心去探索

总结

通过以上的试验和验证，在程序打开文件后，记得close
完善后的最终处理代码

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    for i := 1; i <= 50000; i++ {
        f, err := os.Open("./test.txt")
        if err != nil {
            fmt.Println(err)
            return
        }
        fmt.Println(f.Name(), "opened successfully", i)
        f.Close()
    }
    fmt.Scanln()
}

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