C# Stream篇（六） -- BufferedStream
BufferedStream
目錄：
- 簡單介紹一下BufferedStream
- 如何理解緩沖區？
- BufferedStream的優勢
- 從BufferedStream 中學習裝飾模式
- 如何理解裝飾模式
- 再次理解下裝飾模式在Stream中的作用
- BufferedStream的構造
- BufferedStream的屬性
- BufferedStream的方法
- 簡單示例：利用socket 讀取網頁並保存在本地
- 本章總結
1 簡單介紹一下BufferedStream
在前幾章的講述中,我們已經能夠掌握流的基本特性和特點，一般進行對流的處理時系統肩負著IO所帶來的開銷，調用十分頻繁，
這時候就應該想個辦法去減少這種開銷，而且必須在已有Stream進行擴展，有了以上2點需求，那麽我們今天的主題，
BufferedStream閃亮登場了，BufferedStream能夠實現流的緩存，換句話說也就是在內存中能夠緩存一定的數據而不是
時時給系統帶來負擔，同時BufferedStream可以對緩存中的數據進行寫入或是讀取，所以對流的性能帶來一定的提升，
但是無法同時進行讀取或寫入工作，如果不使用緩沖區也行，BufferedStream能夠保證不用緩沖區時不會降低因緩沖區帶來
的讀取或寫入性能的下降
2 如何理解緩沖區
緩沖區是內存中的一塊連續區域，用來緩存或臨時存儲數據，也就是說流可以通過緩沖區逐步對數據進行讀取或寫入操作，
BufferedStream 中的緩存區可以由用戶設定，其表現形式為byte數組，想象下沒有緩存區將是很可怕的，假如我們的
非固態硬盤沒有緩沖區，如果我們下載速度達到驚人的10m左右，那麽下載一個2G或更大的文件時，磁頭的讀寫是非常
的頻繁，直接的結果是磁頭壽命急劇減少，甚至將硬盤直接燒毀或者損壞
3 BufferedStream的優勢
理解了緩沖區的重要性後，讓我們在來談下BufferedStream的優勢，首先大家肯定覺的疑惑為什麽MemoryStream 同樣
也是在內存中對流進行操作，和BufferedStream有什麽區別呢？BufferedStream並不是將所有內容都存放到內存中，
而MemoryStream則是。BufferedStream必須跟其他流如FileStream結合使用，而MemoryStream則不用，聰明的你
肯定能夠想到，BufferedStream必然類似於一個流的包裝類，對流進行”緩存功能的擴展包裝”，所以BufferedStream的
優勢不僅體現在其原有的緩存功能上，更體現在如何幫助原有類實現其功能的擴展層面上
4 從BufferedStream 中簡單學習下裝飾模式
如何理解裝飾模式
我們在做項目時或者設計項目時常常會碰到這個問題 ：我們該如何擴展已有的類功能或者如果擴展一系列派生類的
功能呢，可能你立刻會想到繼承，的確不錯，但是如果你仔細看下圖並且展開一定的想象的話，你就會發現繼承可能
導致子類的膨脹性增加，如下圖所示
首先還是得註意以下原則：
1. 多用組合，少用繼承。
利用繼承設計子類的行為，是在編譯時靜態決定的，而且所有的子類都會繼承到相同的行為。然而，如果能夠利用組合的做法擴展對象的行為，就可以在運行時動態地進行擴展。
2. 類應設計的對擴展開放，對修改關閉。
那麽我們該如何避免子類的擴張同時又實現Girl類原有類或派生類的新功能呢？
首先我們要達到2個目的：
1 能夠為Girl的所有派生類都實現新功能(不修改派生類的結構)
2 利用對象組合的方式
為了滿足為Girl 類所有派生類都能使用，那麽我們就加上一個Girl的裝飾類GirlWrapper：
public abstract class GirlWrapper : Girl
{
protected Girl girl;
public GirlWrapper(Girl thisGril)
{
this.girl = thisGril;
}
public override void Decrorator()
{
girl.Decrorator();
}
public override string ToString()
{
return string.Format("{0}:{1}", this.girl.GirlName, this.girl.Nation);
}
}
該類繼承了Girl類，從而保證了和其他派生類有共同的基本結構,
既然有了這個裝飾類，那我們便可以刪掉原來的Singing 接口，添加一個
SingingGirlWrapper類來實現對girl的包裝類，
public class SingingGirlWrapper : GirlWrapper
{
public SingingGirlWrapper(Girl thisGril)
: base(thisGril)
{
}
public void Decorator()
{
Console.WriteLine("SingingGirlWrapper decorateor:The girl named {0} who from {1} is {2} can singing nao",
this.GirlName, this.Nation, this.girl.GetType().Name);
base.Decrorator();
}
public override string ToString()
{
return base.ToString();
}
}
大家不必拘泥於派生的包裝類，你完全可以建立一個新的girl包裝類來實現特定的功能，上述例子只是演示下派生的包裝類
這樣的話，我們便使用了組合的方式實現了既保留原有的接口（或者抽象類），又動態添加了新功能
在使用時我們可以將派生類的對象放入裝飾類的構造中，這樣的話，在執行包裝類Decorator方法時，可以執行被包裝對象的
Decorator方法和包裝類的Decorator方法從而實現對Girl派生類的包裝，這樣的話就能實現靈活的組合擴展。
static void Main(string[] args)
{
Queen queen = new Queen("Mary","Unite States");
SingingGirlWrapper sgw = new SingingGirlWrapper(queen);
sgw.Decorator();
Console.ReadLine();
}
再次理解下裝飾模式在Stream中的作用
通過以上的例子在回到BufferStream章節中，大家肯定一眼就看出了BufferStream其實就是上述例子中的wrapper類，
而Stream 類就是其共同的父類，為了給所有的流類提供緩沖功能所以BufferedStream便誕生了，這樣的話，我們可以
不用修改其派生類結構，便能靈活組合將緩沖功能嵌入stream中
5 BufferedStream的構造
BufferedStream(Stream)
其實BufferedStream的構造主要功能還是設置緩沖區大小，如果沒有指定則默認是用4096字節的進行初始化
BufferedStream(Stream, Int32)
第二個參數是手動指定緩沖區大小
第一次使用此構造函數初始化 BufferedStream 對象時分配共享讀/寫緩沖區。 如果所有的讀和寫都大於或等於緩沖區大小，則不使用共享緩沖區。
6 BufferedStream的屬性
*1 CanRead 已重寫。獲取一個值，該值指示當前流是否支持讀取。
如果流支持讀取，則為 true；如果流已關閉或是通過只寫訪問方式打開的，則為 false。
如果從 Stream 派生的類不支持讀取，則對 StreamReader、StringReader、TextReader 的 Read、ReadByte、BeginRead、EndRead 和 Peek 方法的調用將引發 NotSupportedException。
如果該流已關閉，此屬性將返回 false。
*2 CanSeek 已重寫。獲取一個值，該值指示當前流是否支持查找。
如果流支持查找，則為 true；如果流已關閉或者如果流是由操作系統句柄（如管道或到控制臺的輸出）構造的，則為 false。
如果從 Stream 派生的類不支持查找，則對 Length、SetLength、Position 和 Seek 的調用將引發 NotSupportedException。
如果該流已關閉，此屬性將返回 false。
*3 CanWrite 已重寫。獲取一個值，該值指示當前流是否支持寫入。
如果流支持寫入，則為 true；如果流已關閉或是通過只讀訪問方式打開的，則為 false。 如果從 Stream 派生的類不支持寫入，
則調用 SetLength、Write 或 WriteByte 將引發 NotSupportedException。 如果該流已關閉，此屬性將返回 false。
*4 Length 已重寫。獲取流長度，長度以字節為單位。
*5 Position 已重寫。獲取當前流內的位置。
get 訪問器調用 Seek 獲取基礎流中的當前位置，然後根據緩沖區中的當前位置調整此值。
set 訪問器將以前寫入緩沖區的所有數據都復制到基礎流中，然後調用 Seek。
支持搜索到超出流長度的任何位置。
7 BufferedStream的方法
BufferStream的方法基本上和Stream類一致，沒有其獨特的方法
關於以上方法的註意事項的大家也可參考我的第一篇
8 簡單示例：利用socket 讀取網頁並保存在本地
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Server server = new Server("http://www.163.com/");
server.FetchWebPageData();
}
}
public class Server
{
//端口
const int webPort = 80;
//默認接收緩存大小
byte[] receiveBufferBytes = new byte[4096];
//需要獲取網頁的url
private string webPageURL;
public Server(string webPageUrl)
{
webPageURL = webPageUrl;
}
/// <summary>
/// 從該網頁上獲取數據
/// </summary>
public void FetchWebPageData()
{
if (!string.IsNullOrEmpty(webPageURL))
FetchWebPageData(webPageURL);
Console.ReadLine();
}
/// <summary>
/// 從該網頁上獲取數據
/// </summary>
/// <param name="webPageURL">網頁url</param>
private void FetchWebPageData(string webPageURL)
{
//通過url獲取主機信息
IPHostEntry iphe = Dns.GetHostEntry(GetHostNameBystrUrl(webPageURL));
Console.WriteLine("遠程服務器名： {0}", iphe.HostName);
//通過主機信息獲取其IP
IPAddress[] address = iphe.AddressList;
IPEndPoint ipep = new IPEndPoint(address[0], 80);
//實例化一個socket用於接收網頁數據
Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//連接
socket.Connect(ipep);
if (socket.Connected)
{
//發送頭文件，這樣才能下載網頁數據
socket.Send( Encoding.ASCII.GetBytes( this.GetHeader(webPageURL)));
}
else { return; }
//接收頭一批數據
var count = socket.Receive(receiveBufferBytes);
//轉化成string
var getString = Encoding.Default.GetString(receiveBufferBytes);
//創建文件流
FileStream fs = new FileStream(@"d:\\Test.html", FileMode.OpenOrCreate);
//創建緩存流
BufferedStream bs = new BufferedStream(fs);
using (fs)
{
using (bs)
{
byte[] finalContent = Encoding.Default.GetBytes(getString.ToCharArray());
//將頭一批數據寫入本地硬盤
bs.Write(finalContent, 0, finalContent.Length);
//循環通過socket接收數據
while (count > 0)
{
count = socket.Receive(receiveBufferBytes, receiveBufferBytes.Length, SocketFlags.None);
//直接將獲取到的byte數據寫入本地硬盤
bs.Write(receiveBufferBytes, 0, receiveBufferBytes.Length);
Console.WriteLine(Encoding.Default.GetString(receiveBufferBytes));
}
bs.Flush();
fs.Flush();
bs.Close();
fs.Close();
}
}
}
/// <summary>
/// 得到header
/// </summary>
/// <param name="url">網頁url</param>
/// <returns>header字符串</returns>
private string GetHeader(string webPageurl)
{
return "GET " + GetRelativeUrlBystrUrl(webPageurl) + " HTTP/1.1\r\nHost: "
+ GetHostNameBystrUrl(webPageurl) + "\r\nConnection: Close\r\n\r\n";
}
/// <summary>
/// 得到相對路徑
/// </summary>
/// <param name="strUrl">網頁url</param>
/// <returns></returns>
private string GetRelativeUrlBystrUrl(string strUrl)
{
int iIndex = strUrl.IndexOf(@"//");
if (iIndex <= 0)
return "/";
string strTemp = strUrl.Substring(iIndex + 2);
iIndex = strTemp.IndexOf(@"/");
if (iIndex > 0)
return strTemp.Substring(iIndex);
else
return "/";
}
/// <summary>
/// 根據Url得到host
/// </summary>
/// <param name="strUrl">網頁url</param>
/// <returns></returns>
private string GetHostNameBystrUrl(string strUrl)
{
int iIndex = strUrl.IndexOf(@"//");
if (iIndex <= 0)
return "";
string strTemp = strUrl.Substring(iIndex + 2);
iIndex = strTemp.IndexOf(@"/");
if (iIndex > 0)
return strTemp.Substring(0, iIndex);
else
return strTemp;
}
}
本章總結
本章主要講述了BufferedStream的概念包括緩沖區等等，其中穿插了裝飾器模式的簡單介紹，希望大家能夠BufferedStream有更深的理解，寫文不容易，
也請大家多多關註，下一章節將介紹常用的壓縮流（非微軟類庫），謝謝大家支持！
C# Stream篇（六） -- BufferedStream