Golang – 檔案與 I/O 操作

主題：CSV 與 XML 處理

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簡介

在日常開發中，資料交換、報表產出、以及設定檔常以 CSV 或 XML 格式出現。
CSV（Comma‑Separated Values）簡潔、易於手動編輯，適合大批量資料的匯入匯出；
XML（eXtensible Markup Language）則提供層次結構與自描述性，常用於 Web Service、設定檔或跨平台資料傳遞。

Go 語言自帶 encoding/csv、encoding/xml 兩個標準套件，讓開發者可以 用最少的程式碼 完成讀寫、編碼、解碼等工作。掌握這兩種格式的處理技巧，能大幅提升系統與外部環境的整合效率。

本篇文章將從 核心概念、實作範例、常見陷阱、以及 最佳實踐 逐步說明，讓初學者也能快速上手，同時提供給中級開發者作為日常開發的參考手冊。

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核心概念

1. CSV 基本概念與 Go 套件

CSV 檔案本質上是一列列文字，每列以換行分隔，欄位則以逗號（或自訂分隔符）分開。Go 的 encoding/csv 套件提供 Reader、Writer 兩個主要類型：

類型	主要方法	功能
csv.NewReader(io.Reader)	Read(), ReadAll()	逐行或一次性讀取 CSV
csv.NewWriter(io.Writer)	Write([]string), Flush()	寫入單行或多行 CSV，Flush 立即將緩衝寫入檔案

範例 1：讀取 CSV 檔案並列印每筆資料

package main

import (
	"encoding/csv"
	"fmt"
	"log"
	"os"
)

func main() {
	// 開啟 CSV 檔案
	f, err := os.Open("data.csv")
	if err != nil {
		log.Fatalf("無法開啟檔案: %v", err)
	}
	defer f.Close()

	r := csv.NewReader(f)
	// 設定欄位分隔符號（預設為逗號）
	r.Comma = ','

	// 逐行讀取
	for {
		record, err := r.Read()
		if err != nil {
			// io.EOF 代表讀到檔案結尾
			if err.Error() == "EOF" {
				break
			}
			log.Fatalf("讀取錯誤: %v", err)
		}
		fmt.Printf("第 %d 筆資料: %v\n", r.FieldPos, record)
	}
}

說明：Read() 會回傳 []string，每個元素對應一個欄位。若檔案很大，使用 Read() 逐行處理可避免一次讀入過多記憶體。

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2. CSV 寫入與自訂分隔符

範例 2：將結構體資料寫入 CSV，並使用分號作為分隔符

package main

import (
	"encoding/csv"
	"log"
	"os"
)

type User struct {
	ID    string
	Name  string
	Email string
}

func main() {
	users := []User{
		{"001", "Alice", "alice@example.com"},
		{"002", "Bob", "bob@example.com"},
		{"003", "Charlie", "charlie@example.com"},
	}

	f, err := os.Create("users.csv")
	if err != nil {
		log.Fatalf("建立檔案失敗: %v", err)
	}
	defer f.Close()

	w := csv.NewWriter(f)
	// 使用分號作為欄位分隔符
	w.Comma = ';'

	// 寫入表頭
	if err := w.Write([]string{"ID", "Name", "Email"}); err != nil {
		log.Fatalf("寫入表頭失敗: %v", err)
	}

	// 寫入每筆資料
	for _, u := range users {
		if err := w.Write([]string{u.ID, u.Name, u.Email}); err != nil {
			log.Fatalf("寫入資料失敗: %v", err)
		}
	}
	// 確保緩衝寫入磁碟
	w.Flush()
	if err := w.Error(); err != nil {
		log.Fatalf("Flush 時發生錯誤: %v", err)
	}
}

重點：Writer.Flush() 必須在寫入完成後呼叫，否則緩衝區的資料不會真正寫入檔案。若有錯誤，Writer.Error() 會回傳最後一次的錯誤資訊。

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3. XML 基本概念與 Go 套件

XML 使用標籤 (<tag>...</tag>) 來描述資料的層次結構。Go 的 encoding/xml 套件提供 Marshal、Unmarshal 兩個核心函式，配合結構體標籤 (xml:"TagName") 完成序列化與反序列化。

範例 3：將結構體序列化成 XML

package main

import (
	"encoding/xml"
	"fmt"
	"log"
)

type Book struct {
	XMLName   xml.Name `xml:"book"`          // 指定根標籤名稱
	ISBN      string   `xml:"isbn,attr"`     // 以屬性形式輸出
	Title     string   `xml:"title"`         // 子標籤
	Author    string   `xml:"author"`        // 子標籤
	Published int      `xml:"published"`     // 子標籤
}

func main() {
	b := Book{
		ISBN:      "978-986-123456-7",
		Title:     "深入淺出 Go 語言",
		Author:    "王小明",
		Published: 2024,
	}
	data, err := xml.MarshalIndent(b, "", "  ")
	if err != nil {
		log.Fatalf("XML 序列化失敗: %v", err)
	}
	fmt.Println(xml.Header + string(data))
}

輸出結果：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<book isbn="978-986-123456-7">
  <title>深入淺出 Go 語言</title>
  <author>王小明</author>
  <published>2024</published>
</book>

說明：xml.MarshalIndent 會自動加入縮排，xml.Header 為標準的 XML 宣告。XMLName 欄位用來指定根節點名稱，isbn,attr 表示將 ISBN 以屬性方式輸出。

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4. XML 反序列化（Unmarshal）與自訂結構

範例 4：讀取 XML 檔案並解析成結構體

package main

import (
	"encoding/xml"
	"fmt"
	"io/ioutil"
	"log"
	"os"
)

type Catalog struct {
	XMLName xml.Name `xml:"catalog"`
	Books   []Book   `xml:"book"` // 內部的 <book> 會自動映射成 slice
}

type Book struct {
	ISBN      string `xml:"isbn,attr"`
	Title     string `xml:"title"`
	Author    string `xml:"author"`
	Published int    `xml:"published"`
}

func main() {
	f, err := os.Open("catalog.xml")
	if err != nil {
		log.Fatalf("開啟檔案失敗: %v", err)
	}
	defer f.Close()

	bytes, err := ioutil.ReadAll(f)
	if err != nil {
		log.Fatalf("讀取檔案失敗: %v", err)
	}

	var cat Catalog
	if err := xml.Unmarshal(bytes, &cat); err != nil {
		log.Fatalf("XML 解析失敗: %v", err)
	}

	for _, b := range cat.Books {
		fmt.Printf("ISBN: %s, Title: %s, Author: %s, Year: %d\n",
			b.ISBN, b.Title, b.Author, b.Published)
	}
}

重點：xml.Unmarshal 會根據結構體的 xml 標籤自動匹配對應的 XML 元素或屬性。若 XML 中的欄位名稱與結構體欄位不一致，可透過 xml:"自訂名稱" 進行映射。

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5. CSV 與 XML 混合應用

在實務上，常會需要 將 CSV 轉成 XML（或相反）以符合不同系統的介面規範。以下示範把 CSV 讀入後，直接產生符合特定 XML Schema 的檔案。

範例 5：CSV → XML 轉換

package main

import (
	"encoding/csv"
	"encoding/xml"
	"log"
	"os"
)

type Person struct {
	XMLName xml.Name `xml:"person"`
	ID      string   `xml:"id,attr"`
	Name    string   `xml:"name"`
	Email   string   `xml:"email"`
}

type People struct {
	XMLName xml.Name `xml:"people"`
	Items   []Person `xml:"person"`
}

func main() {
	// 1. 讀取 CSV
	csvFile, err := os.Open("people.csv")
	if err != nil {
		log.Fatalf("開啟 CSV 失敗: %v", err)
	}
	defer csvFile.Close()

	r := csv.NewReader(csvFile)
	records, err := r.ReadAll()
	if err != nil {
		log.Fatalf("CSV 讀取失敗: %v", err)
	}

	// 2. 轉換成結構體切片
	var people []Person
	for i, rec := range records {
		// 假設第一列是表頭，直接跳過
		if i == 0 {
			continue
		}
		if len(rec) < 3 {
			log.Printf("第 %d 列資料不完整，跳過", i+1)
			continue
		}
		people = append(people, Person{
			ID:    rec[0],
			Name:  rec[1],
			Email: rec[2],
		})
	}

	// 3. 序列化成 XML
	output := People{Items: people}
	xmlData, err := xml.MarshalIndent(output, "", "  ")
	if err != nil {
		log.Fatalf("XML 序列化失敗: %v", err)
	}

	// 4. 寫入檔案
	if err := os.WriteFile("people.xml", append([]byte(xml.Header), xmlData...), 0644); err != nil {
		log.Fatalf("寫入 XML 失敗: %v", err)
	}
}

實務提示：在大量資料轉換時，建議使用 流式（stream） 方式處理 CSV（Read()）與 XML（xml.Encoder），避免一次性載入全部資料導致記憶體吃緊。

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常見陷阱與最佳實踐

陷阱	說明	解決方案
CSV 欄位中含有逗號或換行	預設 encoding/csv 會自動以雙引號包住含特殊字元的欄位，但若手動組字串時忘記加引號會導致解析錯誤。	使用 csv.Writer 產生檔案，讓套件自行處理轉義；若自行組字串，務必使用 strconv.Quote。
Unicode BOM（Byte Order Mark）	某些 Windows 產生的 CSV 會在檔案開頭帶有 BOM，導致第一筆欄位出現奇怪字元。	在讀取前使用 bytes.TrimPrefix(data, []byte{0xEF,0xBB,0xBF}) 去除 BOM。
XML 內部的命名空間（Namespace）	encoding/xml 只會解析沒有命名空間的標籤，若 XML 含有 xmlns 會導致 Unmarshal 失敗。	在結構體標籤中加入命名空間前綴，例如 xml:"ns:book"，或使用 xml.Decoder 手動忽略 Namespace。
大檔案一次性讀取	ReadAll() 會把整個檔案載入記憶體，對於 GB 級別的檔案會造成 OOM。	使用 流式 讀寫：csv.Reader.Read() 逐行處理；xml.Encoder 逐元素寫入。
錯誤處理忽略	Writer.Flush() 之後若不檢查 Writer.Error()，寫入失敗的情況不易被發現。	每次 Flush 後必須呼叫 if err := w.Error(); err != nil { … }。

最佳實踐

1. 統一錯誤處理：將 CSV、XML 的錯誤包裝成自訂錯誤類型，方便上層呼叫者判斷是 I/O 錯誤、格式錯誤或資料驗證失敗。
2. 使用結構體標籤：盡量讓資料模型與檔案格式直接對應，減少手動映射的程式碼。
3. 設定緩衝大小：對於頻繁 I/O 操作，可使用 bufio.NewReader、bufio.NewWriter 包裝底層檔案，以提升效能。
4. 驗證資料完整性：在寫入前檢查欄位長度、必填欄位、資料型別（例如日期、數字），避免產出不合法的 CSV/XML。
5. 支援自訂分隔符與編碼：CSV 可透過 Reader.Comma、Writer.Comma 調整；XML 若需支援 UTF‑16，需自行轉碼或使用 golang.org/x/text/encoding。

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實際應用場景

場景	為何使用 CSV	為何使用 XML
資料匯入/匯出	大量平面表格資料（如報表、統計）易於 Excel 直接編輯。	需要保留層次結構或屬性（如產品目錄）時，XML 更適合。
設定檔	輕量級、只需要鍵值對的設定檔可用 CSV（如簡易的映射表）。	複雜的系統設定、包含多層次參數或需要驗證（XSD）時，使用 XML。
跨系統介面	多數金融、ERP 系統仍支援 CSV 匯入。	SOAP、RESTful API 常以 XML 作為訊息格式（特別是老舊系統）。
報表產生	產出給非技術使用者的 CSV，讓他們自行在 Excel 中分析。	產生符合業界標準的 XML（如 JATS、MARC），供出版或圖書館系統使用。

案例：一家電商平台每日從倉儲系統接收 CSV 庫存清單，再將每筆商品資訊轉成 XML 上傳至合作的第三方比價網站。透過上述的流式讀寫與結構體映射，可在 數秒內完成 10 萬筆資料的轉換，同時保持記憶體佔用低於 50 MB。

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總結

• CSV 以簡潔、易於手動編輯著稱，Go 的 encoding/csv 提供了 逐行讀寫、自訂分隔符 以及 自動轉義 功能，適合大批量平面資料的處理。
• XML 則以層次結構與自描述性為優勢，encoding/xml 讓我們能透過 結構體標籤 完成 序列化 / 反序列化，同時支援屬性、命名空間與縮排。
• 在實務開發中，流式 I/O、錯誤檢查、以及 資料驗證 是避免常見陷阱的關鍵。
• 透過 範例程式，你已掌握從檔案讀取、資料映射、再到產出 CSV / XML 的完整流程，並了解如何在 CSV ↔ XML 之間做轉換，以滿足不同系統的介面需求。

只要熟悉這兩套標準套件的使用方式，你就能在 Go 專案中自信地處理各種檔案與資料交換情境，讓系統整合更快速、更可靠。祝開發順利！ 🚀