Потоки данных и декораторы потоков

Представим наиболее часто используемые классы для работы с потоками в виде следующих категорий.

1. Абстрактный класс System.IO.Stream. Это базовый класс для других классов, представляющих потоки.

2. Классы для работы с потоками, связанными с хранилищами.

FileStream – класс для работы с файлами, как с потоками (пространство имён System.IO).

MemoryStream – класс для представления потока в памяти (пространство имён System.IO).

NetworkStream – работа с сокетами, как с потоками (пространство имён System.Net.Sockets).

PipeStream – абстрактный класс из пространства имён System.IO.Pipes, базовый для классов-потоков, которые позволяют передавать данные между процессами операционной системы.

3. Декораторы потоков.

DeflateStream и GZipStream – классы для потоков со сжатием данных (пространство имён System.IO.Compression).

CryptoStream – поток зашифрованных данных (пространство имён System.Security.Cryptography).

BufferedStream – поток с поддержкой буферизации данных (пространство имён System.IO).

4. Адаптеры потоков.

BinaryReader и BinaryWriter – классы для ввода и вывода примитивных типов в двоичном формате.

StreamReader и StreamWriter – классы для ввода и вывода информации в строковом представлении.

XmlReader и XmlWriter – абстрактные классы для ввода/вывода XML.

Элементы абстрактного класса Stream сведены в табл. 13.

Таблица 13

Элементы абстрактного класса Stream

Класс Stream вводит поддержку асинхронного ввода/вывода. Для этого служат методы BeginRead() и BeginWrite(). Уведомление о завершении асинхронной операции возможно двумя способами: или при помощи делегата типа AsyncCallback, передаваемого как аргумент методов BeginRead() и BeginWrite(), или при помощи вызова методов EndRead() и EndWrite(), которые ожидают до окончания асинхронной операции.

Статический метод Synchronized() возвращает оболочку для потока, которая обеспечивает безопасность при совместной работе нескольких потоков выполнения (threads).

Использование методов и свойств класса Stream будет показано на примере работы с классом FileStream. Объект класса FileStream возвращается некоторыми методами классов FileInfo и File. Кроме этого, данный объект можно создать при помощи конструктора с параметрами, включающими имя файла и опции доступа к файлу.

// создаём файл test.dat в текущем каталоге и записываем 100 байтов

var fs = new FileStream(" test.dat", FileMode.OpenOrCreate);

for (byte i = 0; i < 100; i++)

{

fs.WriteByte(i);

}

// можно записать информацию из массива байтов

// первый аргумент метода Write() – массив, второй – смещение

// в массиве, третий – количество записываемых байтов

byte[] info = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

fs.Write(info, 2, 4);

// возвращаемся на начало потока и читаем все байты

fs.Position = 0;

while (fs.Position < fs.Length)

{

Console.Write(fs.ReadByte());

}

// закрываем поток (и файл), освобождая ресурсы

fs.Close();

Класс MemoryStream даёт возможность организовать поток в оперативной памяти. Свойство Capacity этого класса позволяет получить или установить количество байтов, выделенных под поток. Метод ToArray() записывает все содержимое потока в массив байтов. Метод WriteTo() переносит содержимое потока из памяти в другой поток, производный от класса Stream.

Класс BufferedStream – это декоратор потока для повышения производительности путём буферизации данных. В примере кода BufferedStream работает с FileStream, предоставляя 20000 байтов буфера. То есть, второе физическое обращение к файлу произойдёт только при чтении 20001-го байта[13].

// записываем 100000 байтов в файл

File.WriteAllBytes(" myFile.bin", new byte[100000]);

// читаем, используя буфер

using (FileStream fs = File.OpenRead(" myFile.bin"))

using (var bs = new BufferedStream(fs, 20000))

{

bs.ReadByte();

Console.WriteLine(fs.Position); // 20000

}

Классы DeflateStream и GZipStream являются декораторами потока, реализующими сжатие данных. Они различаются тем, что GZipStream записывает дополнительные данные о протоколе сжатия в начало и конец потока. В следующем примере сжимается и восстанавливается текстовый поток из 1000 слов.

// формируем набор из 1000 слов

var words = " The quick brown fox jumps over the lazy dog".Split();

var rnd = new Random();

var text = Enumerable.Repeat(0, 1000)

.Select(i => words[rnd.Next(words.Length)]);

// using обеспечит корректное закрытие потоков

using (Stream s = File.Create(" compressed.bin"))

{

using (var ds = new DeflateStream(s, CompressionMode.Compress))

{

using (TextWriter w = new StreamWriter(ds))

{

foreach (string word in text)

{

w.Write(word + " ");

}

}

}

}

using (Stream s = File.OpenRead(" compressed.bin"))

{

using (var ds = new DeflateStream(s, CompressionMode.Decompress))

{

using (TextReader r = new StreamReader(ds))

{

Console.Write(r.ReadToEnd());

}

}

}