0. 前言

在之前的章節中，大致介紹了C#中的一些基本概念，這篇我們將介紹一下C#的I/O操作，這將也是一個小連續劇，這是第一集，我們先來簡單了解一下C#中的I/O框架，

1. 什么是I/O

I/O 的全稱是input/output，翻譯過來就是輸入/輸出，對于一個系統或者計算機來說，鍵盤、U盤、網路介面、顯示幕、音響、攝像頭等都是IO設備，那么，對于一個程式I/O又是什么呢？

對于程式而言，I/O就是與外界進行資料交換的方式，借用一句廣告詞，程式不生產資料，只是資料的搬用工，當然，正如XX還需要對水進行過濾、消毒等工序一樣，程式也要對資料進行運算，所以也不完全算是搬用工，嚴格來講是加工廠，那么，I/O就是工廠的原料提供商和成品銷售商，

在C# 中，I/O體系整體分為三個部分，后臺存盤流、裝飾器流、流配接器，具體劃分如下圖所示：

在流與流之間，都是采用位元組資料進行交換，所以可以得到一個簡單的結論，I/O在程式中表現為位元組流，換句話說I/O就是將各種資料轉成位元組的工具，

3. Stream 基類

C#中，所有流都是繼承自Stream類，Stream類定義了流應該具有的行為和屬性，使得開發人員可以忽略底層的作業系統和基礎設備的具體細節，C#對流的處理忽略了讀流和寫流的區別，使其更像是一個管道，方便資料通信，流涉及到三個基本操作：

• 讀取 - 將資料從流中傳輸到資料結構中
• 寫入 - 將資料從資料源寫入流中
• 查找 - 對流中操作的當前位置進行查找和修改

因為流的特性，可能并不是所有的流都支持這三種操作，所以Stream提供了三個屬性，以方便確認流是否支持這三種操作：

public abstract bool CanRead { get; } // 獲取指示當前流是否支持讀取的值
public abstract bool CanWrite { get; } // 獲取指示當前流是否支持寫入功能的值
public abstract bool CanSeek { get; } // 獲取指示當前流是否支持查找功能的值

以上這三個屬性均由子類根據自身特性確認是否支持讀取、寫入、查找，可能三個屬性不會都為true，但絕對不會都為false，

下面是一些常見的流：

• FileStream 用來操作檔案的流
• MemoryStream 操作記憶體的流
• BufferedStream 快取流，用來增強其他流的操作性能
• NetworkStream 使用網路套接字進行操作的流
• PipeStream 通過匿名和命名管道進行讀取和寫入
• CryptoStream 用于將資料流鏈接到加密轉換

4. 操作

C# 中I/O的操作都屬于System.IO這個命名空間，在這個命名空間中C# 定義了檔案相關的類、各種流、裝飾器流、配接器以及其他一些相關的結構體，在以System.IO開頭的命名空間中，C#對IO進一步擴展，并提供了流壓縮和解壓縮（System.IO.Compression），搜索和列舉檔案系統元素（System.IO.Enumeration），提供用于使用記憶體映射檔案的類（System.IO.MemoryMappedFiles）等內容，

我們先略過之后篇幅會介紹的內容不提，先來看一下Stream類里重要的屬性和方法：

1. 流里資料的長度

public abstract long Length { get; }

當Stream物件的CanSeek為true時，也就是流支持搜索的時候，可以通過這個屬性確認流的長度，也就是有多少個位元組的資料，

2. 流的位置

public abstract long Position { get; set; }

同長度的前提條件一致，當Stream物件支持搜索的時候，可以通過該屬性確認流的位置或者修改流的位置，

3. 讀取流里的資料

public abstract int Read (byte[] buffer, int offset, int count);
public virtual int ReadByte ();

這是兩種不同的讀取方式，第一種是每次讀取多個位元組的資料，第二個是每次只讀一個位元組的資料，這里來細細講解一下區別：

public abstract int Read (byte[] buffer, int offset, int count);

表示流每次最多讀取count個位元組的資料，然后將資料放到buffer中，位置從下標為offset開始，并回傳實際讀取的位元組數，如果流已經讀完了，則回傳0，這個程序中，Position會后移實際讀取長度，如果流支持搜索，程式中可以呼叫這個屬性，

所以這里就有會這樣的一個限制：offset + count <= buffer.Length，換句話說，偏移量 + 最大讀取數目不能大于快取陣列的長度，

因為這個方法回傳一個實際讀取長度，可能有人會這樣判斷是否讀完：根據回傳的結果與count比，如果回傳的長度小于count則認為流已經讀完；否則流還沒讀完，

有一些流可能會達成這樣的效果，但是很多流并不能以此為依據來判斷流是否讀完，也許某一次讀取長度小于count，然后再讀一次發現又有資料了，這是因為IO在系統中屬于高耗時操作，大部分情況下IO的性能和程式的運算速度相差甚遠，所以經常會出現這樣的情景：流的長度是100，給了長度為100的快取位元組陣列，然后第一次讀取了10個位元組，第二次讀取了5個位元組，這樣一點一點的把這100個位元組讀取到，

所以，必須以回傳值為0作為流的讀完判斷依據，

public virtual int ReadByte ();

這個方法很簡單，每次從流里讀取一個位元組的資料，如果讀取完成回傳-1，可能有人會疑惑了，這個方法明明是讀取一個位元組，也就是個byte，那為什么回傳型別是int呢？很簡單，因為byte沒有負數，而int有，所以，當回傳值不等于-1的時候，可以放心的型別轉換為byte，

4. 把資料寫入流

public abstract void Write (byte[] buffer, int offset, int count);
public virtual void WriteByte (byte value);

流的寫入與讀取相比就簡單多了，至少我們不用判斷流的位置，現在簡單分析一下：

public abstract void Write (byte[] buffer, int offset, int count);

表示從buffer的offset下標開始，取count個位元組寫入流里，所以，對offset、count的限制依舊，和不能大于陣列的長度，寫入成功，流的位置會移動,否則將保持現有位置，

public virtual void WriteByte (byte value);

這個方法就更簡單了，直接寫一個位元組給流，

5. 關倍訓銷毀流

流在操作完成之后，需要將其關閉以釋放流所持有的檔案或IO設備等資源，很多人在使用電腦的時候，不能用QQ發送在本地已經打開的excel檔案，它會提示檔案被占用無法傳輸，這就是因為Excel打開了這個檔案，就持有一個檔案相關的流，所以QQ無法發送，解決辦法很簡單，關掉excel軟體即可，回到當前，也就是我們在使用完成之后必須關閉流，

那么我們該如何關閉流呢？呼叫以下方法：

public virtual void Close ();

C#雖然設定了Close方法，但是并不支持開發者在撰寫程式的時候手動呼叫Close方法，更推薦使用：

public void Dispose ();

這個方法會將釋放流所持有使用的資源，并關閉流，

當前需要注意的一個地方是，在把流關倍訓釋放之前把流里的資料推送到基礎設備，即呼叫：

public abstract void Flush ();

有一些流設定了自動推送功能，如果遇到這種流則不需要手動呼叫該方法，

對于流來說，一旦銷毀或關閉，這個流就無法二次使用了，所以呼叫了Close、Dispose之后再次嘗試讀取/寫入流都會報錯

5. 本篇總結以及下篇預告

本篇內容大概介紹了一下C#的IO體系以及一些基本操作，下一篇將介紹如何操作檔案，

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標籤：C#

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