流是 C# 中的一個(gè)基本概念，用于處理可能需要一些時(shí)間才能完成的大量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)通信和文件 I/O 操作。在許多情況下，這些操作的持續(xù)時(shí)間是不可預(yù)測(cè)的，因此擁有一種在等待結(jié)果時(shí)不會(huì)阻止整個(gè)過(guò)程的機(jī)制至關(guān)重要。

Stream 是一個(gè)抽象，它們攜帶一個(gè)字節(jié)序列。這些字節(jié)表示一些信息;一個(gè)重要的方面是，在通過(guò) Streams 讀取數(shù)據(jù)時(shí)，您不需要在內(nèi)存中加載所有內(nèi)容。

Streams 有一些操作，可以讀取一些仍然需要加載的信息。這些操作是 Read、Write 和 Seek。那么讓我們談?wù)勊???

使用 Streams ?? 的好處

• 非阻塞操作：Streams 允許在不凍結(jié)主線程的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而提高應(yīng)用程序的響應(yīng)能力。

• 即時(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)：即使操作尚未完全完成，您也可以讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)更靈活的數(shù)據(jù)處理。

• 資源效率：Streams 通過(guò)以塊的形式處理數(shù)據(jù)而不是一次加載所有內(nèi)容，幫助最大限度地減少內(nèi)存使用量。

• 可伸縮性：Streams 非常適合需要大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的場(chǎng)景，例如讀取日志文件或流式傳輸多媒體內(nèi)容。

流??的潛在缺點(diǎn)

• 復(fù)雜性：處理流可能比處理靜態(tài)數(shù)據(jù)更復(fù)雜，需要小心處理以避免數(shù)據(jù)損壞等問(wèn)題。

• 錯(cuò)誤處理：流可能需要額外的錯(cuò)誤處理，因?yàn)樵诹魇絺鬏斊陂g可能會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷或文件損壞。

• No Re-reading without Seeking：處理流后，如果不使用 Seek 方法，通常無(wú)法返回到前面的點(diǎn)，并非所有流都支持該方法。

可視化流 ??

理解流的一個(gè)有用類比是將它們視為允許數(shù)據(jù)連續(xù)流動(dòng)的水龍頭。就像廚房水龍頭一樣，流量可以是慢的也可以是快的，具體取決于情況。有些流可能會(huì)很快完成，而其他流可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

在這個(gè)類比中，緩沖區(qū)的作用類似于一個(gè)桶。它會(huì)在數(shù)據(jù)流動(dòng)時(shí)捕獲數(shù)據(jù)，以便您訪問(wèn)和處理數(shù)據(jù)。如果水龍頭 （流） 中斷，緩沖區(qū)將保留到目前為止已收集的內(nèi)容。這有助于說(shuō)明數(shù)據(jù)流的概念以及緩沖區(qū)如何管理信息流。

另一個(gè)重要方面是知道當(dāng)緩沖區(qū)已滿時(shí)從何處恢復(fù)讀取數(shù)據(jù)。如果無(wú)法記住我們?cè)谀睦锿Ｖ梗覀兙陀锌赡茉俅巫x取相同的數(shù)據(jù)或跳過(guò)某些部分。流的游標(biāo)扮演此角色;在這個(gè)類比中，您可以將光標(biāo)視為水龍頭的閥門。它控制水流，允許您根據(jù)需要停止和啟動(dòng)溪流，確保您可以繼續(xù)裝滿桶而不會(huì)損失一滴水。移動(dòng)光標(biāo)的過(guò)程稱為 seek。

在 C# ?? 中使用 Stream 讀取文件內(nèi)容

下面是使用 C# 中的 FileStream 類從文件中讀取數(shù)據(jù)的示例。_FileStream_ 類繼承自抽象 Stream 類，該類提供用于處理流的方法。

using (FileStream stream = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
{
  byte[] buffer = new byte[1024];
  int bytesRead;

  while((bytesRead = await stream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Lenght)) > 0)
  {
    string content = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, bytesRead);
    Console.WriteLine(content);
  }
}

在此示例中，我們使用緩沖區(qū)（一個(gè)字節(jié)數(shù)組）異步從文件中讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)根據(jù)緩沖區(qū)的容量部分流入緩沖區(qū)，_while_ 循環(huán)繼續(xù)重新填充緩沖區(qū)，直到讀取整個(gè)流。_Stream_ 類的 Position 屬性跟蹤光標(biāo)在流中的最后讀取位置，以便我們可以確保可以讀取所有數(shù)據(jù)。

這里我們使用 Encoding.UTF8.GetString（buffer， 0， bytesRead） 將字節(jié)信息轉(zhuǎn)換為字符串，但我們可以處理任何時(shí)間的信息，因?yàn)槲覀儗⑵渥鳛樽止?jié)數(shù)組。

最后，我們將在控制臺(tái)上打印每次執(zhí)行 while 循環(huán)的字符串內(nèi)容。因此，即使文件尚未讀取，我們也會(huì)將內(nèi)容打印到屏幕中。

處理流位置和沖洗 ??

如果需要重置流的位置，可以檢查 CanSeek 是否_為 true_。如果是這樣，您可以使用 Seek 倒回開(kāi)頭：

if (stream.CanSeek)  
{  
  stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);  
}

使用可寫流時(shí)，請(qǐng)使用 Flush 確保所有緩沖數(shù)據(jù)都寫入底層存儲(chǔ)或傳輸?shù)侥繕?biāo)。這對(duì)于避免數(shù)據(jù)丟失至關(guān)重要：

using (FileStream stream = new FileStream(filePath, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Write))
{
    byte[] dataBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);

    stream.Write(dataBytes, 0, dataBytes.Length);

    stream.Flush(); // Ensure all data is written to disk or transmitted
}

流生命周期 ?

流的生命周期包括幾個(gè)關(guān)鍵階段：創(chuàng)建、使用（讀取、寫入、查找）和處置。正確了解和管理每個(gè)階段對(duì)于高效且無(wú)差錯(cuò)的流操作至關(guān)重要。

1. 創(chuàng)建：打開(kāi)數(shù)據(jù)源（例如文件、內(nèi)存或網(wǎng)絡(luò)連接）時(shí)，將實(shí)例化流。例如，a 打開(kāi)文件進(jìn)行讀取或?qū)懭耄?a 使用內(nèi)存作為其數(shù)據(jù)源。實(shí)例化期間的配置參數(shù)（如文件路徑、訪問(wèn)模式和緩沖區(qū)大小）設(shè)置流的行為和性能特征。FileStreamMemoryStream

2. 使用情況：在使用階段，數(shù)據(jù)使用讀取、寫入和有時(shí)查找操作流經(jīng)流。這些操作與底層數(shù)據(jù)源交互，以塊的形式處理數(shù)據(jù)，而不是一次處理所有數(shù)據(jù)，這對(duì)于大型數(shù)據(jù)集或?qū)崟r(shí)處理特別有用。每個(gè)操作都可能影響流的位置，由內(nèi)部游標(biāo)跟蹤，并且需要仔細(xì)管理以避免錯(cuò)誤，例如讀取超過(guò)流的末尾或在錯(cuò)誤的位置寫入。

3. 刷新：對(duì)于可寫流，尤其是涉及緩沖的流，請(qǐng)務(wù)必確保在流關(guān)閉之前將緩沖區(qū)中的所有數(shù)據(jù)推送到底層數(shù)據(jù)源。這是使用該方法完成的，該方法將任何剩余的緩沖數(shù)據(jù)寫入其最終目標(biāo)，從而防止數(shù)據(jù)丟失。Flush

4. Disposal：正確處理流對(duì)于釋放系統(tǒng)資源（如文件句柄、網(wǎng)絡(luò)連接或內(nèi)存緩沖區(qū)）至關(guān)重要。流實(shí)現(xiàn)接口，這意味著它們可以而且應(yīng)該使用方法或更常見(jiàn)的語(yǔ)句來(lái)處理。Disposal 可確保正確關(guān)閉和清理所有打開(kāi)的資源，從而防止可能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能的內(nèi)存泄漏或文件鎖定。IDisposableDisposeusing

5. 錯(cuò)誤處理和完成：流在其生命周期中可能會(huì)遇到各種錯(cuò)誤，例如文件訪問(wèn)問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)超時(shí)或數(shù)據(jù)損壞。在流操作周圍使用 try-catch 塊實(shí)現(xiàn)可靠的錯(cuò)誤處理可確保您的應(yīng)用程序能夠正常處理這些情況。如果發(fā)生錯(cuò)誤，正確處理流可確保資源不會(huì)懸空，即使在故障情況下也是如此。

管理流生命周期的最佳實(shí)踐：

• 使用流時(shí)始終使用語(yǔ)句。一旦退出代碼塊，它就會(huì)自動(dòng)處理流，即使在出現(xiàn)異常的情況下也是如此。using

using (var stream = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))   
{       
  // Perform read operations }  
  // Stream is automatically disposed here  
}

• 寫入時(shí)定期調(diào)用，以確保傳輸或保存所有緩沖數(shù)據(jù)，尤其是在處理流之前。Flush

• 在執(zhí)行操作之前檢查 、 和 等屬性，以確保流支持所需的操作。CanReadCanWriteCanSeek

• 在處理大量數(shù)據(jù)或執(zhí)行可能阻塞的操作（例如，從慢速網(wǎng)絡(luò)連接讀取）時(shí)，請(qǐng)使用異步方法 （， ）。ReadAsyncWriteAsync

using (FileStream stream = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
        {
            // Check if the stream supports reading
            if (stream.CanRead)
            {
                byte[] buffer = new byte[1024]; // Buffer to hold read bytes
                int bytesRead;

                // Read the data from the stream asynchronously
                while ((bytesRead = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
                {
                    // Convert bytes to string and display
                    string content = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, bytesRead);
                    Console.WriteLine(content);
                }
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("The stream does not support reading.");
            }
        } // The stream is automatically closed and disposed of here

• 實(shí)施錯(cuò)誤處理以管理異常，確保在讀取或?qū)懭氩僮髌陂g發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)正確關(guān)閉流。IOException

通過(guò)仔細(xì)管理流生命周期并遵循這些最佳實(shí)踐，您可以確保您的應(yīng)用程序高效處理數(shù)據(jù)、最大限度地減少資源使用并保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。

C# ?? 中不同類型的流

雖然此示例使用 _FileStream_，但 C# 提供了各種流實(shí)現(xiàn)，包括：

• 內(nèi)存流： 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，對(duì)于臨時(shí)存儲(chǔ)和不需要磁盤寫入的操作非常有用。

• _NetworkStream_：允許通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，通常用于 TCP/IP 連接。

• _CryptoStream_：應(yīng)用加密轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)處理，對(duì)加密和解密非常有用。

• _BufferedStream_：為另一個(gè)流添加緩沖，增強(qiáng)重復(fù)讀/寫操作的性能。

• _GZipStream_：使用 GZip 算法壓縮或解壓縮數(shù)據(jù)，非常適合減少存儲(chǔ)空間和傳輸時(shí)間。

每種流類型都有獨(dú)特的特性，使其適用于 C# 應(yīng)用程序中的不同場(chǎng)景。選擇流時(shí)，請(qǐng)考慮數(shù)據(jù)源、性能要求以及是否需要查找等因素。

流是 C# 中一種基本的通用工具，可為大規(guī)模 I/O 操作（如文件處理、網(wǎng)絡(luò)通信和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理）實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)處理。通過(guò)掌握流使用的復(fù)雜性，包括性能優(yōu)化、有效的錯(cuò)誤處理和適當(dāng)?shù)纳芷诠芾恚_(kāi)發(fā)人員可以最大限度地利用流的優(yōu)勢(shì)來(lái)構(gòu)建響應(yīng)迅速、資源高效且可擴(kuò)展的應(yīng)用程序。