输入输出流： Stream

1. 入门

想象一下烧水壶。你打开水龙头——水就流出来了。你可以一次接满一壶水，也可以慢慢一点点加。文件也是一样——有时候没法或者不方便一下子把整个文件都读进内存。文件可能很大，有时候数据源甚至不是文件，比如网络连接，数据是慢慢流进来的。

如果我们总是直接用字节数组来处理数据，遇到大文件内存很快就爆了，而且对于“无限”数据流（比如视频或音频流）这种方式根本行不通。这时候，流的概念就派上用场啦！

在.NET里，流就是一种顺序访问数据的抽象：不管背后是文件、网络、内存，还是啥奇葩玩意儿比如压缩包。流让你可以分块（通常是按块或按字节）读写数据。

核心思想：

• 流就是数据传输的通道。它像传送带一样：你可以“放上去”（写入）或者“拿下来”（读取）数据，根本不用管数据到底存哪、怎么存。
• 数据是顺序来的：你只能在读完上一个块后才能读下一个（当然有的流支持倒带）。
• 大多数情况下你不会把所有数据一次性全放进内存（电脑会感谢你的）。

这个抽象几乎是.NET里所有输入输出操作的基础：文件、网络、压缩包，甚至控制台！

2. System.IO.Stream流

继承和架构：System.IO.Stream

.NET里的几乎所有流都继承自抽象类System.IO.Stream。它定义了流的基本读写、定位和管理方法。

classDiagram
    class Stream {
        +Read()
        +Write()
        +Seek()
        +CanRead
        +CanWrite
        +CanSeek
        +Length
        +Position
    }
    class FileStream
    class MemoryStream
    class NetworkStream
    class CryptoStream
    Stream <|-- FileStream
    Stream <|-- MemoryStream
    Stream <|-- NetworkStream
    Stream <|-- CryptoStream

• Stream —— 基础抽象类
• FileStream —— 处理文件用的
• MemoryStream —— 处理内存数据用的
• NetworkStream —— 网络通信用的
• CryptoStream —— 加密/解密用的

流的主要属性和方法速览

CanRead

CanWrite

CanSeek

Length

Position

Read(...)

Write(...)

Seek(...)

Flush()

Close()

Dispose()

来看看实际代码里怎么用这些东西。

3. 示例：用Stream读写文件

下面是个很简单的例子，看看流是怎么“干活”的：

// 打开文件准备写入
using var stream = new FileStream("numbers.bin", FileMode.Create);

// 假设我们要把1到10写进文件
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
    byte val = (byte)i;
    stream.WriteByte(val); // 一次写一个字节
}

// 显式关闭文件，为了后面能读
stream.Close(); 

// 现在试试把这些数字读出来
using var stream2 = new FileStream("numbers.bin", FileMode.Open);
int value;
while ((value = stream2.ReadByte()) != -1)
{
    Console.WriteLine(value); // 会输出1, 2, ... 10
}

这里我们用的是FileStream，它就是个正儿八经的流：你可以分块或按字节读写数据。

流的类型：都能在哪遇到？

流可不只是磁盘文件。下面这些地方也用到流的概念：

• 磁盘文件（比如FileStream——最常见）
• 内存流（MemoryStream——临时或中间数据很方便）
• 网络连接（NetworkStream）
• 压缩/归档（GZipStream、DeflateStream）
• 加密（CryptoStream）
• 控制台输入/输出（没错！）——技术上也是流

这样你写的代码就不用关心数据的具体来源/去向：只要是流，代码就通用！

4. 实用细节

读写其实就是分块传输数据。通常用字节数组和Read、Write方法搞定。

示例：分块读取文件

byte[] buffer = new byte[1024]; // 1KB缓冲区
using var stream = new FileStream("bigfile.bin", FileMode.Open);

int bytesRead;
while ((bytesRead = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
{
    // 只处理buffer里实际读到的bytesRead字节
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < bytesRead; i++)
        sum += buffer[i];

    Console.WriteLine($"块的和: {sum}");
}

这种方式到处用——杀毒软件、音乐播放器都靠它。

流的定位（Position、Seek）

大多数流（比如文件流）都能在数据里跳转——不只是“下一个块”，还能直接跳到某个位置开始处理。

using var stream = new FileStream("numbers.bin", FileMode.Open);
stream.Position = 5; // 跳到第6个字节（从0开始数）
int value = stream.ReadByte();
Console.WriteLine($"文件里的第6个字节: {value}");

流有只读、只写、或可读可写三种

有些流只支持其中一种操作：

• 只写文件：只能Write()
• 网络数据读取流：只能Read()
• 有些奇葩场景（比如打印机输出流）根本不能“倒带”或定位。

用CanRead、CanWrite、CanSeek属性检查支持哪些操作：

using var stream = new FileStream("myfile.txt", FileMode.OpenOrCreate);
if (stream.CanRead)
    Console.WriteLine("支持读取");
if (stream.CanWrite)
    Console.WriteLine("支持写入");
if (stream.CanSeek)
    Console.WriteLine("可以定位文件");

流的缓冲

几乎所有流内部都有缓冲区来提升性能。缓冲能减少磁盘/网络的访问次数：数据先在内部攒着，然后一次性读/写。

Flush()方法可以手动刷新缓冲区（比如确保数据真的写进磁盘）：

using var stream = new FileStream("log.txt", FileMode.Append);
byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello, Stream!\n");
stream.Write(bytes, 0, bytes.Length);
stream.Flush(); // 保证数据真的写进磁盘

如果你写的是很重要的数据（比如支付交易！），记得用Flush()。

5. 用流常见的坑

新手经常会踩这些坑：

忘记关闭流（结果内存泄漏、文件被锁、各种奇葩问题）。

搞混文本流和二进制流——用字节方法写字符串，结果全是乱码。

缓冲区太小（或者根本没缓冲）——操作慢得要死。

以为Read()每次都能读到你要的字节数——其实可能更少；一定要检查返回值。

没注意不是所有流都支持定位（Seek），尤其是网络流。

比如这样：

// 坏例子：读文件时没检查实际读了多少字节
byte[] buffer = new byte[1024];
using (var stream = new FileStream("data.bin", FileMode.Open))
{
    int bytesRead = stream.Read(buffer, 0, 1024);
    // 如果文件没那么大，bytesRead会小于1024！
}

2

任务

C# SELF, 第 36 级, 课程 1

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检查流的属性

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