Преимущество применения отдельного объекта для передачи данных, вместо классов FileInfo и DirectoryInfo, состоит в том, что разделение концепции передачи данных и определенного источника данных облегчает замену источников данных. Сами объекты потоков содержат большой объем базового кода, имеющего отношение к переносу данных между внешними источниками и переменными в коде приложения, и сохраняя этот код отдельно от любой концепции определенного источника данных, мы облегчаем повторное применения этого кода (через наследование) в различных обстоятельствах. Например, упомянутые выше классы StringReader и StringWriter являются частью того же дерева наследования, что и два класса, используемых для чтения и записи текстовых файлов, — StreamReader и StreamWriter. Классы почти наверняка неявно задействуют значительный объем общего кода.
Реальная иерархия связанных с потоком классов в пространстве имен System.IO выглядит следующим образом:
Что касается чтения из файлов или записи в файлы, то мы будем связаны в основном со следующими классами:
□ FileStream. Этот класс предназначен для чтения и записи двоичных данных в произвольный двоичный файл, однако при желании можно использовать его для чтения и записи в любой файл.
□ StreamReader и StreamWriter. Эти классы специально предназначены для чтения и записи в текстовые файлы.
Упомянем также другие классы, которые могут оказаться полезными, хотя они и не будут представлены в приводимых примерах. Если вы хотите использовать эти классы, обратитесь к документации MSDN, чтобы получить подробности об их работе.
BinaryReader и BinaryWriter. Эти классы в действительности сами не реализуют потоки, но они могут обеспечить оболочки вокруг других потоковых объектов. BinaryReader и BinaryWriter поддерживают дополнительное форматирование двоичных данных, что позволяет напрямую читать или записывать содержимое переменных C# в соответствующий поток. Проще всего считать, что BinaryReader и BinaryWriter находятся между потоком и кодом приложения, обеспечивая дополнительное форматирование:
Различие между использованием этих классов и непосредственным использованием описанных ниже потоковых объектов состоит в том, что базовый поток работает с байтами. Например, пусть часть процесса сохранения некоторого документа состоит в записи содержимого переменной типа long в двоичный файл. Каждая переменная типа long занимает 8 байтов, если используется плоский обыкновенный двоичный поток, необходимо будет явно записывать каждые эти 8 байтов памяти. В коде C# это будет означать, что необходимо явно выполнять некоторые битовые операции для извлечения каждых 8 байтов из значения long. Используя экземпляр BinaryWriter, можно инкапсулировать всю операцию в перегруженный метод BinaryWriter.Write(), который получает long в качестве параметра и который будет помещать эти 8 байтов в поток (и следовательно, если поток направлен в файл, то в файл). Соответствующий метод BinaryReader.Read() будет извлекать 8 байтов из потока и восстанавливать значение long.
BufferedStream. По соображениям производительности при чтении из файла или при записи в файл вывод буферизуется. Это означает, что если программа запрашивает следующие 2 байта файлового потока и поток передает запрос Windows, то Windows не станет соединяться с файловой системой и затем искать и считывать файл с диска, для того чтобы получить 2 байта. Вместо этого произойдет извлечение большого блока файла за один раз и сохранение этого блока в области памяти, называемой буфером. Последующие запросы данных из потока будут удовлетворяться из буфера, пока он не будет исчерпан, и тогда Windows извлечет другой блок данных из файла. Запись в файлы работает таким же образом. Для файлов это делается автоматически операционной системой, но возможен случай, когда придется написать потоковый класс для чтения из некоторого другого устройства, которое не буферизуется. В таком случае можно вывести этот класс из BufferedStream, который сам реализует буфер (BufferedStream не создан, однако, для ситуаций, когда приложение часто чередует операции чтения и записи данных).
Чтение и запись двоичных файлов
Чтение и запись двоичных файлов делается обычно с помощью класса FileStream.
Экземпляр FileStream используется для чтения или записи данных файла. Чтобы создать FileStream, необходимо иметь данные четырех видов:
□ Файл для доступа.
□ Режим, который указывает, как необходимо открыть файл. Например, собираетесь ли вы создать новый файл или открыть существующий файл, и, если открывается существующий файл, должна ли какая-либо операция записи интерпретироваться как перезапись содержимого файла или как добавление к файлу.
□ Доступ, указывающий, как будет осуществляться доступ к файлу, будет ли выполняться чтение или запись в файл или и то и другое.
□ Общий доступ. Другими словами, будет ли осуществляться исключительный доступ к файлу, или желательно, чтобы другие потоки могли одновременно получать доступ к этому файлу. Если так, то должны ли другие потоки иметь доступ для чтения файла, записи в него или для того и другого.
Первый из этих видов данных представлен обычно строкой, которая содержит полное имя пути доступа файла, и в этой главе будут рассматриваться только те конструкторы, которые требуют строку. Помимо этих конструкторов, существуют и некоторые другие, которые получают дескриптор файла Windows в стиле старого Windows API. Остальные три вида данных представлены тремя перечислениями .NET, называемыми соответственно FileMode, FileAccess и FileShare. Значения этих перечислений должны быть понятны из названий.
Перечисление Значения FileMode (режим файла) Append (добавить), Create (создать), CreateNew (создать новый), Open (открыть), OpenOrCreate (открыть или создать), Truncate (обрезать) FileAccess (доступ к файлу) Read (чтение), ReadWrite (чтение-запись), Write (запись) FileShare (общий доступ к файлу) None (нет), Read (чтение), ReadWrite (чтение-запись), Write (запись)
Отметим, что в случае FileMode могут порождаться исключения, если запросить режим, который несогласован с существующим статусом файла. Append, Open и Truncate будут порождать исключение, если файл еще не существует, a CreateNew будет порождать исключение, если он существует. Create и OpenOrCreate будут удовлетворять любому сценарию, но Create будет удалять любой существующий файл для замены его новым, вначале пустым файлом.
Существует большое число конструкторов для FileSream. Три простейшие из них работают следующим образом:
// создает файл с доступом read-write и предоставляет другим потокам
// доступ на чтение
FileStream fs = new FileStream(@"C:C# ProjectsProjects.doc", FileMode.Create);
// как и выше, но мы получаем доступ к файлу только на запись
FileStream fs2 = new FileStream(@"C:C# ProjectsProjects2.doc", FileMode.Create, FileAccess.Write);
// как и выше, но другие потоки не имеют никакого доступа к файлу,
// пока fs3 открыт
FileStream fs3 = new FileStream(@"C:C# ProjectsProjects3.doc", FileMode.Create, FileAccess.Read, FileShare.None);
Из этого кода можно видеть, что эти перегружаемые версии конструкторов предоставляют значения по умолчанию FileAcces.ReadWrite и FileShare.Read для третьего и четвертого параметров. Также можно создать файловый поток из экземпляра FileInfo:
FileInfo MyFile4 = new FileInfo(@"C:C# ProjectsProjects4.doc");
FileStream fs4 = MyFile4.OpenRead();
FileInfo MyFile5 = new FileInfo(@"C:C# ProjectsProjects5.doc");
FileStream fs5 = MyFile5.OpenWrite();
FileInfo MyFile6 = new FileInfo(@"C:C# ProjectsProjects6.doc");
FileStream fs6 = MyFile6.Open(FileMode.Append, FileAccess.Read, FileShare.None);
FileInfo MyNewFile = new FileInfo(@"C:C# ProjectsProjectsNew.doc");
FileStream fs7 = MyNewFile.Create();
FileInfo.OpenRead() поставляет поток, предоставляющий доступ только для чтения к существующему файлу, в то время как FileInfo.OpenWrite() предоставляет доступ для чтения-записи. FileInfo.Open() позволяет явно определить параметры режима, доступа и общего доступа.
Не забудьте, что по окончании работы поток необходимо закрыть:
fs.Close();
Закрытие потока освобождает связанные с ним ресурсы и позволяет другим приложениям настроить потоки на тот же самый файл. Для чтения и записи данных в поток FileStream реализует ряд методов.
