C# Stream：從基礎入門到高級應用

一、基礎概念

Stream（流）是 C# 中一個非常重要的概念，它是用來處理輸入/輸出（I/O）的抽象概念，可以幫助我們更方便地操作文件或網路上的數據。在 C# 中，Stream 類定義在 System.IO 命名空間下，是所有其他流類的基類。

在下面的示例中，我們將展示如何創建文件，並向其中寫入數據：

using System;
using System.IO;

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

在以上代碼中，我們使用 File.Create 方法創建一個名為 “example.txt” 的新文件，並使用 Write 方法將字元串寫入文件中。在這個過程中，我們使用了 Stream 的派生類 FileStream，來完成文件的讀寫操作。

二、常用方法

Stream 類中定義了大量的方法，其中包括了讀取、寫入、搜索、定位以及轉換等功能。下面是一些常用的方法：

1. Read 和 Write 方法

Read 和 Write 方法是 Stream 類中最基本的讀寫方法。其中，Read 方法的參數表示要讀取的位元組數，而 Write 方法的參數表示要寫入的位元組數。

using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 打開已存在的文件
        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);
        }
    }
}

在以上代碼中，我們使用 File.OpenRead 方法打開已存在的文件，然後使用 Read 方法將文件中的內容讀取到位元組數組中，並將其轉換為字元串輸出。

2. Seek 方法

Seek 方法用於將流中的位置設置為指定的位元組偏移量，可用於在流中查找和定位特定的數據。

using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 打開已存在的文件
        using (FileStream fs = File.OpenRead("example.txt"))
        {
            // 查找指定字元串
            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;
                }
            }
        }
    }
}

在以上代碼中，我們使用 File.OpenRead 方法打開已存在的文件，並使用 Seek 方法將文件的當前位置設置為位元組偏移量 0。然後，使用 while 循環和 Read 方法，在文件中查找指定的字元串。

三、高級應用

除了基本的讀寫和定位功能外，Stream 類還可以進行更高級的操作。例如，可以使用流處理器（Stream Processor）來處理流中的數據；或者在基於網路的應用程序中使用網路流（NetworkStream）來進行通信。

1. 使用流處理器

在 C# 中，可以使用流處理器（Stream Processor）來操作流中的數據。流處理器是一種特殊的流，它可以修改流中的數據或將數據轉換為其他格式。

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

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 將字元串壓縮為 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("壓縮後的字元串長度為 {0}。", ms.Length);
        }
    }
}

在以上代碼中，我們使用 GZipStream 流處理器將字元串壓縮為 GZip 格式。在創建 GZipStream 實例時，需指定壓縮模式為 CompressionMode.Compress。然後，將壓縮後的數據寫入 MemoryStream 中，並輸出其長度。

2. 使用網路流

在基於網路的應用程序中，可以使用 NetworkStream 類來進行數據通信。NetworkStream 類是 Stream 類的派生類，它可以在網路上讀取和寫入數據。

using System;
using System.Net.Sockets;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 連接到網路服務端
        TcpClient client = new TcpClient("localhost", 8080);
        using (NetworkStream stream = client.GetStream())
        {
            // 發送數據
            string text = "Hello, C# NetworkStream!";
            byte[] bytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(text);
            stream.Write(bytes, 0, bytes.Length);

            // 接收數據
            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();
    }
}

在以上代碼中，我們使用 TcpClient 類連接到本地的服務端，並使用 GetStream 方法獲取 NetworkStream 實例。接下來，在網路流中寫入數據，並讀取從服務端返回的響應數據。