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大家好，我是站长 polarisxu。上次介绍了标准库中的文件类型检测方法，有不少人提到它很不准。的确如此。本期介绍一个更好、更准的第三方库。

filetype（https://github.com/h2non/filetype）是一个 Go 语言的第三方库，可以根据文件的魔数（magic numbers）签名来推断文件的类型和 MIME 类型。它支持多种常见的文件类型，包括图片、视频、音频、文档、压缩包等。它还提供了一些便捷的函数和类型匹配器，可以方便地对文件进行分类和筛选。它的特点有：

• 支持多种文件类型，提供文件扩展名和正确的 MIME 类型
• 可以根据扩展名或 MIME 类型来发现文件类型
• 可以根据类别（图片、视频、音频等）来发现文件类型
• 可以添加自定义的新类型和匹配器
• 简单而语义化的 API
• 即使处理大文件也非常快速
• 只需要前 262 字节表示最大的文件头，所以你可以只传递一个切片
• 无依赖（只有 Go 代码，不需要 C 编译）
• 跨平台的文件识别

实现原理分析

filetype 的实现原理是基于文件的魔数（magic numbers）签名来进行类型检测的。魔数是一种特定的字节序列，通常出现在文件的开头，用来标识文件的格式或内容。不同的文件类型有不同的魔数，比如 JPEG 文件的魔数是 FF D8 FF，PNG 文件的魔数是 89 50 4E 47，ZIP 文件的魔数是 50 4B 03 04 等。通过读取文件的前几个字节，就可以根据魔数来判断文件的类型。

这个库的核心原理还是基于魔数来推断文件类型，但是它没有直接定义一个 Matcher 接口，而是定义了一个函数类型 type Matcher func([]byte) bool。然后，它为每种支持的文件类型定义了一个 Matcher 函数，并将它们注册到一个全局的 matchers.Map 中。

当用户调用 filetype.Match(buf) 函数时，这个函数会遍历所有注册的 Matcher 函数，并调用它们，如果有一个找到了匹配的文件类型，返回对应的 Type 结构体和一个空错误。如果没有找到匹配的文件类型，就返回 Unknown 类型和一个错误信息。

这个库还允许用户自定义新的文件类型和匹配器，并将它们添加到全局的 Types 和 matchers.Map 中。

filetype 还提供了一些辅助函数，比如 IsImage(buf)、IsVideo(buf)、IsAudio(buf) 等，用来判断给定的字节切片是否属于某个类别。它们都是基于 Matchers 变量来实现的，只是过滤了一些不属于该类别的类型。例如，IsImage(buf) 函数会遍历所有属于图片类别（MIME 类型以 image/ 开头）的匹配器，并返回是否有任何一个匹配器返回 true。

filetype 还提供了一些其他函数，比如 IsSupported(ext)、IsMIMESupported(mime)、GetType(ext)、GetMIME(ext) 等，用来根据扩展名或 MIME 类型来查询或发现文件类型。它们都是基于 types.go 文件中定义的一个全局变量 Types 来实现的，它是一个映射表，存储了所有已注册的类型和对应的扩展名和 MIME 类型。例如，IsSupported(ext) 函数会在 Types 中查找是否有对应扩展名的类型存在，并返回 true 或 false。

使用示例

下面给出一些使用 filetype 库的具体例子：

简单地检测文件类型

package main
import (
 "fmt"
 "io/ioutil"
 "github.com/h2non/filetype"
)
func main() {
 // 读取一个文件
 buf, _ := ioutil.ReadFile("sample.jpg")
 // 匹配文件类型
 kind, _ := filetype.Match(buf)
 if kind == filetype.Unknown {
  fmt.Println("Unknown file type")
  return
 }
 fmt.Printf("File type: %s. MIME: %s\n", kind.Extension, kind.MIME.Value)
}

输出：

File type: jpg. MIME: image/jpeg

检查文件类别

package main
import (
 "fmt"
 "io/ioutil"
 "github.com/h2non/filetype"
)
func main() {
 // 读取一个文件
 buf, _ := ioutil.ReadFile("sample.jpg")
 // 检查是否是图片
 if filetype.IsImage(buf) {
  fmt.Println("File is an image")
 } else {
  fmt.Println("Not an image")
 }
}

输出：

File is an image

查询支持的类型

package main
import (
 "fmt"
 "github.com/h2non/filetype"
)
func main() {
 // 检查是否支持某个扩展名
 if filetype.IsSupported("jpg") {
  fmt.Println("Extension supported")
 } else {
  fmt.Println("Extension not supported")
 }
 // 检查是否支持某个 MIME 类型
 if filetype.IsMIMESupported("image/jpeg") {
  fmt.Println("MIME type supported")
 } else {
  fmt.Println("MIME type not supported")
 }
}

输出：

Extension supported
MIME type supported

添加自定义类型和匹配器

package main
import (
 "fmt"
 "github.com/h2non/filetype"
)
// 定义一个新的类型
var fooType = filetype.NewType("foo", "foo/foo")
// 定义一个新的匹配器
func fooMatcher(buf []byte) bool {
 return len(buf) > 1 && buf[0] == 0x01 && buf[1] == 0x02
}
func main() {
 // 注册新的匹配器和类型
 filetype.AddMatcher(fooType, fooMatcher)
 // 检查是否支持新的扩展名
 if filetype.IsSupported("foo") {
  fmt.Println("New supported type: foo")
 }
 // 检查是否支持新的 MIME 类型
 if filetype.IsMIMESupported("foo/foo") {
  fmt.Println("New supported MIME type: foo/foo")
 }
 // 尝试匹配新的类型
 fooFile := []byte{0x01, 0x02}
 kind, _ := filetype.Match(fooFile)
 if kind == filetype.Unknown {
  fmt.Println("Unknown file type")
 } else {
  fmt.Printf("File type matched: %s\n", kind.Extension)
 }
}

输出：

New supported type: foo
New supported MIME type: foo/foo
File type matched: foo

优缺点分析，和标准库 http.DetectContentType 的对比

filetype 库相比于标准库中提供的 http.DetectContentType 函数有以下优缺点：

优点：

• 支持更多种类和更细分的文件类型，比如视频、音频、文档等。
• 提供更准确和更规范化的 MIME 类型，比如 image/jpeg 而不是 image/jpg。
• 提供更多便捷和灵活的函数和接口，比如根据类别、扩展名或 MIME 类型来检测或发现文件类型。
• 提供可插拔性，可以添加自定义的类型和匹配器。
• 提供更简单而语义化的 API。

缺点：

• 需要额外引入这个第三方库，并保持更新。
• 可能存在一些未知或不常见格式的检测不准确或不支持的情况（但比标准库的好很多）

性能分析

为了评估 filetype 库的性能，我们可以使用 Go 的标准测试工具来进行基准测试（benchmark）。我编写一个简单的测试文件，比如 filetype_test.go，其中包含以下代码：

package main
import (
 "io/ioutil"
 "testing"
 "github.com/h2non/filetype"
)
// 读取一个文件并返回字节切片
func readFile(filename string) []byte {
 buf, _ := ioutil.ReadFile(filename)
 return buf
}
// 测试文件类型检测的性能
func BenchmarkMatch(b *testing.B) {
 // 读取一个图片文件
 buf := readFile("sample.jpg")
 // 重置计时器
 b.ResetTimer()
 // 循环执行 b.N 次
 for i := 0; i < b.N; i++ {
  // 调用 filetype.Match 函数
  filetype.Match(buf)
 }
}
// 测试标准库函数的性能
func BenchmarkDetect(b *testing.B) {
 // 读取一个图片文件
 buf := readFile("sample.jpg")
 // 重置计时器
 b.ResetTimer()
 // 循环执行 b.N 次
 for i := 0; i < b.N; i++ {
  // 调用 http.DetectContentType 函数
  http.DetectContentType(buf)
 }
}

然后我们运行 go test -bench=. -benchmem 来执行基准测试，得到以下输出：

goos: darwin
goarch: arm64
pkg: test/filetype
BenchmarkMatch-8        268744659                4.381 ns/op           0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkDetect-8        8401593               142.1 ns/op             0 B/op          0 allocs/op
PASS
ok      test/filetype   3.478s

从输出中我们可以看到，filetype 的性能远高于标准库。（可能和标准库读取前 512 字节有关，而 filetype 只需要读取前 262 个字节）

综上所述，我们可以得出以下结论：

• filetype 库是一个快速、无依赖的 Go 语言文件类型检测库，它支持多种常见的文件类型，并提供了一些便捷和灵活的函数和接口。
• filetype 库的实现原理是基于文件的魔数（magic numbers）签名来进行类型检测的，它只需要前 262 字节表示最大的文件头，所以它可以只传递一个切片，不需要全部内容。
• filetype 库的性能非常高，即使处理大文件也不会有明显的延迟。