Goのioパッケージに学ぶ抽象化

2025/07/05

Go

interface

Goのinterfaceは，メソッドの集合を定義する型です．ある型がinterfaceで定義されたすべてのメソッドを実装していれば，その型はそのinterfaceを満たすと言います．

// グラディエーターインターフェース
type Gladiator interface {
    Attack() int        // 攻撃力を返す
    GetWeapon() string  // 武器名を返す
}

// 剣使いの構造体
type Swordsman struct {
    name string
}

func (s Swordsman) Attack() int {
    return 2
}

func (s Swordsman) GetWeapon() string {
    return "剣"
}

// 斧使いの構造体
type Axeman struct {
    name string
}

func (a Axeman) Attack() int {
    return 3
}

func (a Axeman) GetWeapon() string {
    return "斧"
}

// 闘技場での戦い
func arenaFight(g Gladiator) {
    fmt.Printf("%s使いの攻撃！ダメージ: %d\n", g.GetWeapon(), g.Attack())
}

// 使用例
func main() {
    swordsman := Swordsman{name: "ケンタロウ"}
    axeman := Axeman{name: "オノマル"}
    
    arenaFight(swordsman)  // 剣使いの攻撃！ダメージ: 2
    arenaFight(axeman)     // 斧使いの攻撃！ダメージ: 3
}

SwordsmanやAxemanは明示的にGradiatorを実装しているわけではありませんが，Attack()とGetWeapon()メソッドを持っているのでinterfaceを満たしていると言えます．

Everything is a file

Unix系のOSにおいて，「Everything is a file」という哲学があります．これは，システム内のあらゆるリソースを統一的な方法で扱うという考え方です．より具体的には，通常のファイルだけでなく，以下のようなものも全て「ファイル」として扱います．

  • ディレクトリ (/home/user)
  • デバイス (/dev/sda1, /dev/null)
  • プロセス情報 (/proc/1234/status)
  • ネットワークソケット
  • パイプ

これらは全て同じシステムコールreadとwriteでアクセスできます．

# 通常のファイルを読む
cat file.txt

# ネットワークからのレスポンスを読み込む
curl https://example.com

# 読み込んだ内容をファイルに保存（読み書き）
curl https://example.com > index.html

この統一性により．プログラマーは「読み書きできるもの」として単純に考えることができます．

ioパッケージ

Goのioパッケージはこの「Everything is a file」の思想を体現したものです（多分）．

その代表がReaderインターフェースとWriterインターフェースです．

io.Reader

type Reader interface {
	Read(p []byte) (n int, err error)
}

「読み込み可能なもの」です．Readは，与えられたバイトスライスpに最大len(p)バイトを読み込み，実際に読み込んだバイト数nと発生したエラーerrを返します．ファイルの終端に達した場合，Readは0, io.EOFを返します．

io.Writer

type Writer interface {
	Write(p []byte) (n int, err error)
}

「書き込み可能なもの」です．Writeは，与えられたバイトスライスpのデータを書き込み先に書き込み，実際に書き込んだバイト数nと発生したエラーerrを返します．

これらのインターフェースは，以下のような多くの型で実装されています．

  • os.File（ファイル）
  • bytes.Buffer（メモリバッファ）
  • net.Conn（ネットワーク接続）

コード例

以下の関数copyDataは，io.Readerからio.Writerへデータをコピーするだけですが，ファイル，ネットワーク，バッファなどあらゆる読み書き対象で使い回すことができます．

package main

import (
	"io"
	"net/http"
	"os"
)

// src（入力）からdst（出力）へコピー
func copyData(dst io.Writer, src io.Reader) {
	io.Copy(dst, src)
}

func main() {
	// ファイルをコピー
	file1, _ := os.Open("input.txt")
	file2, _ := os.Create("output.txt")
	copyData(file2, file1)
	file1.Close()
	file2.Close()

	// ネットワークからファイルへ
	resp, _ := http.Get("https://example.com/data")
	file3, _ := os.Create("download.txt")
	copyData(file3, resp.Body)
	resp.Body.Close()
	file3.Close()
}