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Stream 數據流在 C# 中是如何工作的？

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admin

2024年10月29日 18:54 本文熱度 555

流是 C# 中的一個基本概念，用于處理可能需要一些時間才能完成的大量數據、網絡通信和文件 I/O 操作。在許多情況下，這些操作的持續時間是不可預測的，因此擁有一種在等待結果時不會阻止整個過程的機制至關重要。

Stream 是一個抽象，它們攜帶一個字節序列。這些字節表示一些信息;一個重要的方面是，在通過 Streams 讀取數據時，您不需要在內存中加載所有內容。

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。那么讓我們談談它 ??

使用 Streams ?? 的好處

非阻塞操作：Streams 允許在不凍結主線程的情況下進行數據處理，從而提高應用程序的響應能力。
即時數據訪問：即使操作尚未完全完成，您也可以讀取或寫入數據，從而實現更靈活的數據處理。
資源效率：Streams 通過以塊的形式處理數據而不是一次加載所有內容，幫助最大限度地減少內存使用量。
可伸縮性：Streams 非常適合需要大規模數據處理的場景，例如讀取日志文件或流式傳輸多媒體內容。

流??的潛在缺點

復雜性：處理流可能比處理靜態數據更復雜，需要小心處理以避免數據損壞等問題。
錯誤處理：流可能需要額外的錯誤處理，因為在流式傳輸期間可能會發生網絡中斷或文件損壞。
No Re-reading without Seeking：處理流后，如果不使用 Seek 方法，通常無法返回到前面的點，并非所有流都支持該方法。

可視化流 ??

理解流的一個有用類比是將它們視為允許數據連續流動的水龍頭。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。有些流可能會很快完成，而其他流可能需要更長的時間。

在這個類比中，緩沖區的作用類似于一個桶。它會在數據流動時捕獲數據，以便您訪問和處理數據。如果水龍頭（流）中斷，緩沖區將保留到目前為止已收集的內容。這有助于說明數據流的概念以及緩沖區如何管理信息流。

另一個重要方面是知道當緩沖區已滿時從何處恢復讀取數據。如果無法記住我們在哪里停止，我們就有可能再次讀取相同的數據或跳過某些部分。流的游標扮演此角色;在這個類比中，您可以將光標視為水龍頭的閥門。它控制水流，允許您根據需要停止和啟動溪流，確保您可以繼續裝滿桶而不會損失一滴水。移動光標的過程稱為 seek。

在 C# ?? 中使用 Stream 讀取文件內容

下面是使用 C# 中的 FileStream 類從文件中讀取數據的示例。_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（一個字節數組）異步從文件中讀取數據。數據根據緩沖區的容量部分流入緩沖區，_while_ 循環繼續重新填充緩沖區，直到讀取整個流。_Stream_ 類的 Position 屬性跟蹤光標在流中的最后讀取位置，以便我們可以確?？梢宰x取所有數據。

這里我們使用 Encoding.UTF8.GetString（buffer， 0， bytesRead）將字節信息轉換為字符串，但我們可以處理任何時間的信息，因為我們將其作為字節數組。

最后，我們將在控制臺上打印每次執行 while 循環的字符串內容。因此，即使文件尚未讀取，我們也會將內容打印到屏幕中。

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 倒回開頭：

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

使用可寫流時，請使用 Flush 確保所有緩沖數據都寫入底層存儲或傳輸到目標。這對于避免數據丟失至關重要：

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關鍵階段：創建、使用（讀取、寫入、查找）和處置。正確了解和管理每個階段對于高效且無差錯的流操作至關重要。

創建：打開數據源（例如文件、內存或網絡連接）時，將實例化流。例如，a 打開文件進行讀取或寫入，而 a 使用內存作為其數據源。實例化期間的配置參數（如文件路徑、訪問模式和緩沖區大?。┰O置流的行為和性能特征。FileStreamMemoryStream
使用情況：在使用階段，數據使用讀取、寫入和有時查找操作流經流。這些操作與底層數據源交互，以塊的形式處理數據，而不是一次處理所有數據，這對于大型數據集或實時處理特別有用。每個操作都可能影響流的位置，由內部游標跟蹤，并且需要仔細管理以避免錯誤，例如讀取超過流的末尾或在錯誤的位置寫入。
刷新：對于可寫流，尤其是涉及緩沖的流，請務必確保在流關閉之前將緩沖區中的所有數據推送到底層數據源。這是使用該方法完成的，該方法將任何剩余的緩沖數據寫入其最終目標，從而防止數據丟失。Flush
Disposal：正確處理流對于釋放系統資源（如文件句柄、網絡連接或內存緩沖區）至關重要。流實現接口，這意味著它們可以而且應該使用方法或更常見的語句來處理。Disposal 可確保正確關閉和清理所有打開的資源，從而防止可能影響系統穩定性和性能的內存泄漏或文件鎖定。IDisposableDisposeusing
錯誤處理和完成：流在其生命周期中可能會遇到各種錯誤，例如文件訪問問題、網絡超時或數據損壞。在流操作周圍使用 try-catch 塊實現可靠的錯誤處理可確保您的應用程序能夠正常處理這些情況。如果發生錯誤，正確處理流可確保資源不會懸空，即使在故障情況下也是如此。

管理流生命周期的最佳實踐：

使用流時始終使用語句。一旦退出代碼塊，它就會自動處理流，即使在出現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  
}

寫入時定期調用，以確保傳輸或保存所有緩沖數據，尤其是在處理流之前。Flush
在執行操作之前檢查、和等屬性，以確保流支持所需的操作。CanReadCanWriteCanSeek
在處理大量數據或執行可能阻塞的操作（例如，從慢速網絡連接讀?。r，請使用異步方法（，）。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