C# Stream：从基础入门到高级应用

一、基础概念

Stream（流）是 C# 中一个非常重要的概念，它是用来处理输入/输出（I/O）的抽象概念，可以帮助我们更方便地操作文件或网络上的数据。在 C# 中，Stream 类定义在 System.IO 命名空间下，是所有其他流类的基类。

在下面的示例中，我们将展示如何创建文件，并向其中写入数据：

using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建新文件
        using (FileStream fs = File.Create("example.txt"))
        {
            // 往文件中写入字符串
            string text = "Hello, C# Stream!";
            byte[] bytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(text);
            fs.Write(bytes, 0, bytes.Length);
        }
    }
}

在以上代码中，我们使用 File.Create 方法创建一个名为 “example.txt” 的新文件，并使用 Write 方法将字符串写入文件中。在这个过程中，我们使用了 Stream 的派生类 FileStream，来完成文件的读写操作。

二、常用方法

Stream 类中定义了大量的方法，其中包括了读取、写入、搜索、定位以及转换等功能。下面是一些常用的方法：

1. Read 和 Write 方法

Read 和 Write 方法是 Stream 类中最基本的读写方法。其中，Read 方法的参数表示要读取的字节数，而 Write 方法的参数表示要写入的字节数。

using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 打开已存在的文件
        using (FileStream fs = File.OpenRead("example.txt"))
        {
            byte[] bytes = new byte[fs.Length];
            fs.Read(bytes, 0, bytes.Length);
            string text = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(bytes);
            Console.WriteLine(text);
        }
    }
}

在以上代码中，我们使用 File.OpenRead 方法打开已存在的文件，然后使用 Read 方法将文件中的内容读取到字节数组中，并将其转换为字符串输出。

2. Seek 方法

Seek 方法用于将流中的位置设置为指定的字节偏移量，可用于在流中查找和定位特定的数据。

using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 打开已存在的文件
        using (FileStream fs = File.OpenRead("example.txt"))
        {
            // 查找指定字符串
            string searchString = "C#";
            byte[] searchBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(searchString);
            byte[] buffer = new byte[searchBytes.Length];
            fs.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
            while (fs.Read(buffer, 0, buffer.Length) > 0)
            {
                if (buffer.SequenceEqual(searchBytes))
                {
                    Console.WriteLine("Found the string \"{0}\".", searchString);
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

在以上代码中，我们使用 File.OpenRead 方法打开已存在的文件，并使用 Seek 方法将文件的当前位置设置为字节偏移量 0。然后，使用 while 循环和 Read 方法，在文件中查找指定的字符串。

三、高级应用

除了基本的读写和定位功能外，Stream 类还可以进行更高级的操作。例如，可以使用流处理器（Stream Processor）来处理流中的数据；或者在基于网络的应用程序中使用网络流（NetworkStream）来进行通信。

1. 使用流处理器

在 C# 中，可以使用流处理器（Stream Processor）来操作流中的数据。流处理器是一种特殊的流，它可以修改流中的数据或将数据转换为其他格式。

using System;
using System.IO;
using System.IO.Compression;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 将字符串压缩为 GZip
        string text = "Hello, C# Stream!";
        byte[] bytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(text);
        using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
        {
            using (GZipStream gzip = new GZipStream(ms, CompressionMode.Compress))
            {
                gzip.Write(bytes, 0, bytes.Length);
            }
            Console.WriteLine("压缩后的字符串长度为 {0}。", ms.Length);
        }
    }
}

在以上代码中，我们使用 GZipStream 流处理器将字符串压缩为 GZip 格式。在创建 GZipStream 实例时，需指定压缩模式为 CompressionMode.Compress。然后，将压缩后的数据写入 MemoryStream 中，并输出其长度。

2. 使用网络流

在基于网络的应用程序中，可以使用 NetworkStream 类来进行数据通信。NetworkStream 类是 Stream 类的派生类，它可以在网络上读取和写入数据。

using System;
using System.Net.Sockets;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 连接到网络服务端
        TcpClient client = new TcpClient("localhost", 8080);
        using (NetworkStream stream = client.GetStream())
        {
            // 发送数据
            string text = "Hello, C# NetworkStream!";
            byte[] bytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(text);
            stream.Write(bytes, 0, bytes.Length);

            // 接收数据
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
            string response = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, length);
            Console.WriteLine(response);
        }
        client.Close();
    }
}

在以上代码中，我们使用 TcpClient 类连接到本地的服务端，并使用 GetStream 方法获取 NetworkStream 实例。接下来，在网络流中写入数据，并读取从服务端返回的响应数据。