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淺談.NETFramework中的Stream.Read方法

Stream.Read 方法

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當在派生類中重寫時，從當前流讀取字節(jié)序列，并將此流中的位置提升讀取的字節(jié)數(shù)。

語法：

public abstract int Read(byte[] buffer, int offset, int count)

參數(shù)：

buffer: 字節(jié)數(shù)組。此方法返回時，該緩沖區(qū)包含指定的字符數(shù)組，該數(shù)組的 offset 和 (offset + count -1) 之間的值由從當前源中讀取的字節(jié)替換。
offset: buffer 中的從零開始的字節(jié)偏移量，從此處開始存儲從當前流中讀取的數(shù)據(jù)。
count: 要從當前流中最多讀取的字節(jié)數(shù)。
返回值：

讀入緩沖區(qū)中的總字節(jié)數(shù)。如果當前可用的字節(jié)數(shù)沒有請求的字節(jié)數(shù)那么多，則總字節(jié)數(shù)可能小于請求的字節(jié)數(shù)，或者如果已到達流的末尾，則為零 (0)。

備注：

此方法的實現(xiàn)從當前流中讀取最多的 count 個字節(jié)，并將它們存儲在從 offset 開始的 buffer 中。流中的當前位置提升已讀取的字節(jié)數(shù)；但是，如果出現(xiàn)異常，流中的當前位置保持不變。實現(xiàn)返回已讀取的字節(jié)數(shù)。僅當位置當前位于流的末尾時，返回值才為零。如果沒有任何可用的數(shù)據(jù)，該實現(xiàn)將一直阻塞到至少有一個字節(jié)的數(shù)據(jù)可讀為止。僅當流中不再有其他的數(shù)據(jù)，而且也不再需要更多的數(shù)據(jù)（如已關閉的套接字或文件尾）時，Read 才返回 0。即使尚未到達流的末尾，實現(xiàn)仍可以隨意返回少于所請求的字節(jié)。

請注意上述的 MSDN 中的最后一句話。我們寫一個程序來驗證這一點：

using System;
using System.IO;
using Skyiv.Util;
namespace Skyiv.Ben.StreamTest
{
  sealed class Program
  {
    static void Main()
    {
      var bs = new byte[128 * 1024];
      var stream = new FtpClient("ftp://ftp.hp.com", "anonymous", "[email protected]").
        GetDownloadStream("pub/softpaq/allfiles.txt"); // 568,320 bytes
      var br = new BinaryReader(stream);
      Display("Expect", bs.Length);
      Display("Stream.Read", stream.Read(bs, 0, bs.Length));
      Display("BinaryReader.Read", br.Read(bs, 0, bs.Length));
      Display("BinaryReader.ReadBytes", br.ReadBytes(bs.Length).Length);
      Display("Stream.Readbytes", stream.ReadBytes(bs.Length).Length);
    }
    static void Display(string msg, int n)
    {
      Console.WriteLine("{0,22}: {1,7:N0}", msg, n);
    }
  }
}

將這個程序運行三次的結果如下：

                Expect: 131,072
           Stream.Read: 50,604
     BinaryReader.Read: 11,616
BinaryReader.ReadBytes: 131,072
      Stream.Readbytes: 131,072

                Expect: 131,072
           Stream.Read:   1,452
     BinaryReader.Read:   2,904
BinaryReader.ReadBytes: 131,072
      Stream.Readbytes: 131,072

                Expect: 131,072
           Stream.Read:   4,356
     BinaryReader.Read: 131,072
BinaryReader.ReadBytes: 131,072
      Stream.Readbytes: 131,072

可見，Stream.Read 方法和 BinaryReader.Read 方法在尚未到達流的末尾情況下可以返回少于所請求的字節(jié)。

通過使用 Reflector 來查看 BinaryReader.Read 方法的源程序代碼，如下：

public virtual int Read(byte[] buffer, int index, int count)
{
  if (buffer == null)
  {
    throw new ArgumentNullException

("buffer", Environment.GetResourceString("ArgumentNull_Buffer"));
  }
  if (index < 0)
  {
    throw new ArgumentOutOfRangeException

("index", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_NeedNonNegNum"));
  }
  if (count < 0)
  {
    throw new ArgumentOutOfRangeException

("count", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_NeedNonNegNum"));
  }
  if ((buffer.Length - index) < count)
  {
    throw new ArgumentException

(Environment.GetResourceString("Argument_InvalidOffLen"));
  }
  if (this.m_stream == null)
  {
    __Error.FileNotOpen();
  }
  return this.m_stream.Read(buffer, index, count);
}

上述代碼最后一行中 m_stream 的類型為 Stream，就是 BinaryReader 類的基礎流。可見，BinaryReader.Read 方法在做一些必要的檢查后就是簡單地調(diào)用 Stream.Read 方法。

而 BinaryReader.ReadBytes 方法的源程序代碼如下：

public virtual byte[] ReadBytes(int count)
{
  if (count < 0)
  {
    throw new ArgumentOutOfRangeException

("count", Environment.GetResourceString

       ("ArgumentOutOfRange_NeedNonNegNum"));
  }
  if (this.m_stream == null)
  {
    __Error.FileNotOpen();
  }
  byte[] buffer = new byte[count];
  int offset = 0;
  do
  {
    int num2 = this.m_stream.Read(buffer, offset, count);
    if (num2 == 0)
    {
      break;
    }
    offset += num2;
    count -= num2;
  }
  while (count > 0);
  if (offset != buffer.Length)
  {
    byte[] dst = new byte[offset];
    Buffer.InternalBlockCopy(buffer, 0, dst, 0, offset);
    buffer = dst;
  }
  return buffer;
}

從上述代碼中可以看出，BinaryReader.ReadBytes 方法循環(huán)地調(diào)用 Stream.Read 方法，直到達到流的末尾，或者已經(jīng)讀取了 count 個字節(jié)。也就是說，如果沒有到達流的末尾，該方法就一定會返回所請求的字節(jié)。

MSDN 文檔中對這兩個方法的描述：

BinaryReader.Read 方法：將 index 作為字節(jié)數(shù)組中的起始點，從流中讀取 count 個字節(jié)。
BinaryReader.ReadBytes 方法：從當前流中將 count 個字節(jié)讀入字節(jié)數(shù)組，并使當前位置提升 count 個字節(jié)。
上述兩個方法的備注： BinaryReader 在讀取失敗后不還原文件位置。

也就是說，雖然 BinaryReader.Read 方法和 Stream.Read 方法一樣在尚未到達流的末尾情況下可以返回少于所請求的字節(jié)，但是在 MSDN 文檔中并沒有指出這一點，我們寫程序的時候要小心，避免掉入這個陷阱。

上述的測試程序中用到了 Stream.ReadBytes 方法，其實是一個擴展方法，源程序代碼如下：

using System;
using System.IO;
namespace Skyiv.Util
{
  static class ExtensionMethods
  {
    public static byte[] ReadBytes(this Stream stream, int count)
    {
 if (count < 0) throw new ArgumentOutOfRangeException("count", "要求非負數(shù)");
      var bs = new byte[count];
      var offset = 0;
      for (int n = -1; n != 0 && count > 0; count -= n, offset += n) 
      n = stream.Read(bs, offset, count);
      if (offset != bs.Length) Array.Resize(ref bs, offset);
      return bs;
    }
  }
}

上述的測試程序中還使用了 FtpClient 類，可以參見我的另一篇隨筆“如何直接處理FTP服務器上的壓縮文件”，其源程序代碼如下：

using System;
using System.IO;
using System.Net;
namespace Skyiv.Util
{
  sealed class FtpClient
  {
    Uri uri;
    string userName;
    string password;
    public FtpClient(string uri, string userName, string password)
    {
      this.uri = new Uri(uri);
      this.userName = userName;
      this.password = password;
    }
    public Stream GetDownloadStream(string sourceFile)
    {
      Uri downloadUri = new Uri(uri, sourceFile);
      if (downloadUri.Scheme != Uri.UriSchemeFtp) 
      throw new ArgumentException("URI is not an FTP site");
   FtpWebRequest ftpRequest = (FtpWebRequest)WebRequest.Create(downloadUri);
      ftpRequest.Credentials = new NetworkCredential(userName, password);
      ftpRequest.Method = WebRequestMethods.Ftp.DownloadFile;
      return ((FtpWebResponse)ftpRequest.GetResponse()).GetResponseStream();
    }
  }
}

我在上一篇隨筆“【算法】利用有限自動機進行字符串匹配”中給出了一道思考題如下：

上面的第二個 C# 程序中有一個 bug，但是這個 bug 在絕大多數(shù)情況下都不會表現(xiàn)出來。所以這個程序能夠 Accepted。

親愛的讀者，你能夠找出這個 bug 嗎？

提示，這個 bug 和字符串匹配算法無關，并且第一個 C# 程序中不存在這個 bug 。

上述思考題中的第二個 C# 程序的 Main 方法如下所示：

static void Main()
{
  var s = new byte[10000000 + 2 * 1000 + 100];
  int i = 0, n = Console.OpenStandardInput().Read(s, 0, s.Length);
  while (s[i++] != '\n') ;
  for (int c, q = 0; i < n; q = 0)
  {
    while ((c = s[i++]) != '\n')

    if (q < 99 && c != '\r') q = delta[q, Array.IndexOf(a, c) + 1];

Console.WriteLine((q < 4) ? "YES" : "NO");
  }
}

這個 bug 至今還沒有人找到。實際上，該方法的頭兩個語句應改為：

var s = new BinaryReader

(Console.OpenStandardInput()).ReadBytes(10000000 + 2 * 1000 + 100);
int i = 0, n = s.Length;

這是因為 Steam.Read 方法在尚未到達流的末尾情況下可以返回少于所請求的字節(jié)，這有可能導致只讀取了部分輸入而產(chǎn)生 bug 。

名稱欄目：淺談.NETFramework中的Stream.Read方法
文章分享：http://m.fisionsoft.com.cn/article/cdhpjgg.html

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