C# 温故而知新：Stream篇（六）

蔓好 · 2025-5-29 16:13:18

C# 温故而知新：Stream篇（六）
BufferedStream
目录：

简单介绍一下BufferedStream
如何理解缓冲区？
BufferedStream的优势
从BufferedStream 中学习装饰模式
　　　　如何理解装饰模式
　　　　再次理解下装饰模式在Stream中的作用
BufferedStream的构造
BufferedStream的属性
BufferedStream的方法
简单示例：利用socket 读取网页并保存在本地
本章总结

1 简单介绍一下BufferedStream
在前几章的讲述中,我们已经能够掌握流的基本特性和特点，一般进行对流的处理时系统肩负着IO所带来的开销，调用十分频繁，
这时候就应该想个办法去减少这种开销，而且必须在已有Stream进行扩展，有了以上2点需求，那么我们今天的主题，
BufferedStream闪亮登场了，BufferedStream能够实现流的缓存，换句话说也就是在内存中能够缓存一定的数据而不是
时时给系统带来负担，同时BufferedStream可以对缓存中的数据进行写入或是读取，所以对流的性能带来一定的提升，
但是无法同时进行读取或写入工作，如果不使用缓冲区也行，BufferedStream能够保证不用缓冲区时不会降低因缓冲区带来
的读取或写入性能的下降

2 如何理解缓冲区
缓冲区是内存中的一块连续区域，用来缓存或临时存储数据，也就是说流可以通过缓冲区逐步对数据进行读取或写入操作，
BufferedStream 中的缓存区可以由用户设定，其表现形式为byte数组，想象下没有缓存区将是很可怕的，假如我们的
非固态硬盘没有缓冲区，如果我们下载速度达到惊人的10m左右，那么下载一个2G或更大的文件时，磁头的读写是非常
的频繁，直接的结果是磁头寿命急剧减少，甚至将硬盘直接烧毁或者损坏

3 BufferedStream的优势
理解了缓冲区的重要性后，让我们在来谈下BufferedStream的优势，首先大家肯定觉的疑惑为什么MemoryStream 同样
也是在内存中对流进行操作，和BufferedStream有什么区别呢？BufferedStream并不是将所有内容都存放到内存中，
而MemoryStream则是。BufferedStream必须跟其他流如FileStream结合使用，而MemoryStream则不用，聪明的你
肯定能够想到，BufferedStream必然类似于一个流的包装类，对流进行”缓存功能的扩展包装”，所以BufferedStream的
优势不仅体现在其原有的缓存功能上，更体现在如何帮助原有类实现其功能的扩展层面上

4 从BufferedStream 中简单学习下装饰模式
如何理解装饰模式
             我们在做项目时或者设计项目时常常会碰到这个问题：我们该如何扩展已有的类功能或者如果扩展一系列派生类的
             功能呢，可能你立刻会想到继承，的确不错，但是如果你仔细看下图并且展开一定的想象的话，你就会发现继承可能
             导致子类的膨胀性增加，如下图所示

首先还是得注意以下原则：

1. 多用组合，少用继承。

利用继承设计子类的行为，是在编译时静态决定的，而且所有的子类都会继承到相同的行为。然而，如果能够利用组合的做法扩展对象的行为，就可以在运行时动态地进行扩展。

2. 类应设计的对扩展开放，对修改关闭。

那么我们该如何避免子类的扩张同时又实现Girl类原有类或派生类的新功能呢？
首先我们要达到2个目的：
1 能够为Girl的所有派生类都实现新功能(不修改派生类的结构)
2 利用对象组合的方式

为了满足为Girl 类所有派生类都能使用，那么我们就加上一个Girl的装饰类GirlWrapper：

public abstract class GirlWrapper : Girl
{
protected Girl girl;
public GirlWrapper(Girl thisGril)
{
this.girl = thisGril;
}
public override void Decrorator()
{
girl.Decrorator();
}
public override string ToString()
{
return string.Format("{0}:{1}", this.girl.GirlName, this.girl.Nation);
}
}

复制代码

该类继承了Girl类，从而保证了和其他派生类有共同的基本结构,
既然有了这个装饰类，那我们便可以删掉原来的Singing 接口，添加一个
SingingGirlWrapper类来实现对girl的包装类，

public class SingingGirlWrapper : GirlWrapper
{
public SingingGirlWrapper(Girl thisGril)
: base(thisGril)
{
}
public void Decorator()
{
Console.WriteLine("SingingGirlWrapper decorateor:The girl named {0} who from {1} is {2} can singing nao",
this.GirlName, this.Nation, this.girl.GetType().Name);
base.Decrorator();
}
public override string ToString()
{
return base.ToString();
}
}

复制代码

大家不必拘泥于派生的包装类，你完全可以建立一个新的girl包装类来实现特定的功能，上述例子只是演示下派生的包装类
这样的话，我们便使用了组合的方式实现了既保留原有的接口（或者抽象类），又动态添加了新功能

在使用时我们可以将派生类的对象放入装饰类的构造中，这样的话，在执行包装类Decorator方法时，可以执行被包装对象的

Decorator方法和包装类的Decorator方法从而实现对Girl派生类的包装，这样的话就能实现灵活的组合扩展。

static void Main(string[] args)
{
Queen queen = new Queen("Mary","Unite States");
SingingGirlWrapper sgw = new SingingGirlWrapper(queen);
sgw.Decorator();
Console.ReadLine();
}

复制代码

再次理解下装饰模式在Stream中的作用
通过以上的例子在回到BufferStream章节中，大家肯定一眼就看出了BufferStream其实就是上述例子中的wrapper类，
而Stream 类就是其共同的父类，为了给所有的流类提供缓冲功能所以BufferedStream便诞生了，这样的话，我们可以
不用修改其派生类结构，便能灵活组合将缓冲功能嵌入stream中

5 BufferedStream的构造
BufferedStream(Stream)
其实BufferedStream的构造主要功能还是设置缓冲区大小，如果没有指定则默认是用4096字节的进行初始化
BufferedStream(Stream, Int32)
第二个参数是手动指定缓冲区大小
第一次使用此构造函数初始化 BufferedStream 对象时分配共享读/写缓冲区。如果所有的读和写都大于或等于缓冲区大小，则不使用共享缓冲区。

6 BufferedStream的属性

*1 CanRead 已重写。获取一个值，该值指示当前流是否支持读取。
如果流支持读取，则为 true；如果流已关闭或是通过只写访问方式打开的，则为 false。
如果从 Stream 派生的类不支持读取，则对 StreamReader、StringReader、TextReader 的 Read、ReadByte、BeginRead、EndRead 和 Peek 方法的调用将引发 NotSupportedException。
如果该流已关闭，此属性将返回 false。

*2 CanSeek 已重写。获取一个值，该值指示当前流是否支持查找。
如果流支持查找，则为 true；如果流已关闭或者如果流是由操作系统句柄（如管道或到控制台的输出）构造的，则为 false。
如果从 Stream 派生的类不支持查找，则对 Length、SetLength、Position 和 Seek 的调用将引发 NotSupportedException。
如果该流已关闭，此属性将返回 false。

*3 CanWrite 已重写。获取一个值，该值指示当前流是否支持写入。
如果流支持写入，则为 true；如果流已关闭或是通过只读访问方式打开的，则为 false。如果从 Stream 派生的类不支持写入，

则调用 SetLength、Write 或 WriteByte 将引发 NotSupportedException。如果该流已关闭，此属性将返回 false。

*4 Length 已重写。获取流长度，长度以字节为单位。

*5 Position 已重写。获取当前流内的位置。

get 访问器调用 Seek 获取基础流中的当前位置，然后根据缓冲区中的当前位置调整此值。

set 访问器将以前写入缓冲区的所有数据都复制到基础流中，然后调用 Seek。

支持搜索到超出流长度的任何位置。

7 BufferedStream的方法
BufferStream的方法基本上和Stream类一致，没有其独特的方法
关于以上方法的注意事项的大家也可参考我的第一篇

8 简单示例：利用socket 读取网页并保存在本地

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Server server = new Server("http://www.163.com/");
server.FetchWebPageData();
}
}
public class Server
{
//端口
const int webPort = 80;
//默认接收缓存大小
byte[] receiveBufferBytes = new byte[4096];
//需要获取网页的url
private string webPageURL;
public Server(string webPageUrl)
{
webPageURL = webPageUrl;
}
/// <summary>
/// 从该网页上获取数据
/// </summary>
public void FetchWebPageData()
{
if (!string.IsNullOrEmpty(webPageURL))
FetchWebPageData(webPageURL);
Console.ReadLine();
}
/// <summary>
/// 从该网页上获取数据
/// </summary>
/// <param name="webPageURL">网页url</param>
private void FetchWebPageData(string webPageURL)
{
//通过url获取主机信息
IPHostEntry iphe = Dns.GetHostEntry(GetHostNameBystrUrl(webPageURL));
Console.WriteLine("远程服务器名： {0}", iphe.HostName);
//通过主机信息获取其IP
IPAddress[] address = iphe.AddressList;
IPEndPoint ipep = new IPEndPoint(address[0], 80);
//实例化一个socket用于接收网页数据
Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//连接
socket.Connect(ipep);
if (socket.Connected)
{
//发送头文件，这样才能下载网页数据
socket.Send( Encoding.ASCII.GetBytes( this.GetHeader(webPageURL)));
}
else { return; }
//接收头一批数据
var count = socket.Receive(receiveBufferBytes);
//转化成string
var getString = Encoding.Default.GetString(receiveBufferBytes);
//创建文件流
FileStream fs = new FileStream(@"d:\\Test.html", FileMode.OpenOrCreate);
//创建缓存流
BufferedStream bs = new BufferedStream(fs);
using (fs)
{
using (bs)
{
byte[] finalContent = Encoding.Default.GetBytes(getString.ToCharArray());
//将头一批数据写入本地硬盘
bs.Write(finalContent, 0, finalContent.Length);
//循环通过socket接收数据
while (count > 0)
{
count = socket.Receive(receiveBufferBytes, receiveBufferBytes.Length, SocketFlags.None);
//直接将获取到的byte数据写入本地硬盘
bs.Write(receiveBufferBytes, 0, receiveBufferBytes.Length);
Console.WriteLine(Encoding.Default.GetString(receiveBufferBytes));
}
bs.Flush();
fs.Flush();
bs.Close();
fs.Close();
}
}
}
/// <summary>
/// 得到header
/// </summary>
/// <param name="url">网页url</param>
/// <returns>header字符串</returns>
private string GetHeader(string webPageurl)
{
return "GET " + GetRelativeUrlBystrUrl(webPageurl) + " HTTP/1.1\r\nHost: "
+ GetHostNameBystrUrl(webPageurl) + "\r\nConnection: Close\r\n\r\n";
}
/// <summary>
/// 得到相对路径
/// </summary>
/// <param name="strUrl">网页url</param>
/// <returns></returns>
private string GetRelativeUrlBystrUrl(string strUrl)
{
int iIndex = strUrl.IndexOf(@"//");
if (iIndex <= 0)
return "/";
string strTemp = strUrl.Substring(iIndex + 2);
iIndex = strTemp.IndexOf(@"/");
if (iIndex > 0)
return strTemp.Substring(iIndex);
else
return "/";
}
/// <summary>
/// 根据Url得到host
/// </summary>
/// <param name="strUrl">网页url</param>
/// <returns></returns>
private string GetHostNameBystrUrl(string strUrl)
{
int iIndex = strUrl.IndexOf(@"//");
if (iIndex <= 0)
return "";
string strTemp = strUrl.Substring(iIndex + 2);
iIndex = strTemp.IndexOf(@"/");
if (iIndex > 0)
return strTemp.Substring(0, iIndex);
else
return strTemp;
}
}

复制代码

本章总结
本章主要讲述了BufferedStream的概念包括缓冲区等等，其中穿插了装饰器模式的简单介绍，希望大家能够BufferedStream有更深的理解，写文不容易，
也请大家多多关注，下一章节将介绍常用的压缩流（非微软类库），谢谢大家支持！

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