Классы потоков

В среде .NET Framework определены классы как для байтовых, так и для символьных потоков. Но на самом деле классы символьных потоков служат лишь оболочками для превращения заключенного в них байтового потока в символьный, автоматически выполняя любые требующиеся преобразования типов данных. Следовательно, символьные потоки основываются на байтовых, хотя они и разделены логически.

Основные классы потоков определены в пространстве имен System.IO. Для того чтобы воспользоваться этими классами, как правило, достаточно ввести приведенный ниже оператор в самом начале программы.

using System.IO;

Пространство имен System.IO не указывается для консольного ввода-вывода потому, что для него определен класс Console в пространстве имен System.

Класс Stream

Основным для потоков является класс System.IO.Stream. Он представляет байтовый поток и является базовым для всех остальных классов потоков. Кроме того, он является абстрактным классом, а это означает, что получить экземпляр объекта класса Stream нельзя. В классе Stream определяется ряд операций со стандартными потоками, представленных соответствующими методами. В таблице перечислен ряд наиболее часто используемых методов, определенных в классе Stream.

Метод	Описание
void Close()	Закрывает поток
void Flush()	Выводит содержимое потока на физическое устройство
int ReadByte()	Возвращает целочисленное представление следующего байта, доступного для ввода из потока. При обнаружении конца файла возвращает значение -1
int Read(byte [] buffer,int offset, int count)	Делает попытку ввести count байтов в массив buffer, начиная с элемента buffer [offset]. Возвращает количество успешно введенных байтов
long Seek(long offset.SeekOrigin origin)	Устанавливает текущее положение в потоке по указанному смещению offset относительно заданного начала отсчета origin. Возвращает новое положение в потоке
void WriteByte(byte value)	Выводит один байт в поток вывода
void Write(byte []buffer, int offset, buffer,int count)	Выводит подмножество count байтов из массива начиная с элемента buffer[offset]. Возвращает количество выведенных байтов

Некоторые методы, определенные в классе Stream

Некоторые из перечисленных методов, генерируют исключение IOException при появлении ошибки ввода-вывода. Если же предпринимается попытка выполнить неверную операцию, например вывести данные в поток, предназначенный только для чтения, то генерируется исключение NotSupportedException. Кроме того, могут быть сгенерированы и другие исключения — все зависит от конкретного метода.

Следует заметить, что в классе Stream определены методы для ввода (или чтения) и вывода (или записи) данных. Но не все потоки поддерживают обе эти операции, поскольку поток можно открывать только для чтения или только для записи. Кроме того, не все потоки поддерживают запрос текущего положения в потоке с помощью метода Seek(). Для того чтобы определить возможности потока, придется воспользоваться одним, а то и несколькими свойствами класса Stream. Эти свойства перечислены в таблице наряду со свойствами Length и Position, содержащими длину потока и текущее положение в нем.

Свойство	Описание
bool CanRead	Принимает значение true, если из потока можно ввести данные. Доступно только для чтения
bool CanSeek	Принимает значение true, если поток поддерживает запрос текущего положения в потоке. Доступно только для чтения
bool CanWrite	Принимает значение true, если в поток можно вывести данные. Доступно только для чтения
long Length	Содержит длину потока. Доступно только для чтения
long Position	Представляет текущее положение в потоке. Доступно как для чтения, так и для записи
int ReadTimeout	Представляет продолжительность времени ожидания в операциях ввода. Доступно как для чтения, так и для записи
int WriteTimeout	Представляет продолжительность времени ожидания в операциях вывода. Доступно как для чтения, так и для записи

Свойства, определенные в классе Stream

Классы байтовых потоков

Производными от класса Stream являются несколько конкретных классов байтовых потоков. Эти классы определены в пространстве имен System.IO и перечислены ниже.

Класс потока	Описание
BufferedStream	Заключает в оболочку байтовый поток и добавляет буферизацию. Буферизация, как правило, повышает производительность
FileStream	Байтовый поток, предназначенный для файлового ввода-вывода
MemoryStream	Байтовый поток, использующий память для хранения данных
UnmanagedMemoryStream	Байтовый поток, использующий неуправляемую память для хранения данных

В среде NET Framework поддерживается также ряд других конкретных классов потоков, в том числе для ввода-вывода в сжатые файлы, сокеты и каналы. Кроме того, можно создать свои собственные производные классы потоков, хотя для подавляющего числа приложений достаточно и встроенных потоков.

Классы-оболочки символьных потоков

Для создания символьного потока достаточно заключить байтовый поток в один из классов-оболочек символьных потоков. На вершине иерархии классов символьных потоков находятся абстрактные классы TextReader и TextWriter. Так, класс TextReader организует ввод, а класс TextWriter — вывод. Методы, определенные в обоих этих классах, доступны для всех их подклассов. Они образуют минимальный набор функций ввода-вывода, которыми должны обладать все символьные потоки. Ниже перечислены методы ввода, определенные в классе TextReader. В целом, эти методы способны генерировать исключение IOException при появлении ошибки ввода, а некоторые из них — исключения других типов. Особый интерес вызывает метод ReadLine(), предназначенный для ввода целой текстовой строки, возвращая ее в виде объекта типа string. Этот метод удобен для чтения входных данных, содержащих пробелы. В классе TextReader имеется также метод Close(), определяемый следующим образом.

void Close()

Этот метод закрывает считывающий поток и освобождает его ресурсы.

Метод	Описание
int Peek()	Получает следующий символ из потока ввода, но не удаляет его. Возвращает значение -1, если ни один из символов не доступен
int Read()	Возвращает целочисленное представление следующего доступного символа из вызывающего потока ввода. При обнаружении конца потока возвращает значение -1
int Read(char[]buffer, int index, int count)	Делает попытку ввести количество count символов в массив buffer, начиная с элемента buffer[index], и возвращает количество успешно введенных символов
int ReadBlock(char[]buffer, int index, int count)	Делает попытку ввести количество count символов в массив buffer, начиная с элемента buffer[index], и возвращает количество успешно введенных символов
string ReadLine()	Вводит следующую текстовую строку и возвращает ее в виде объекта типа string. При попытке прочитать признак конца файла возвращает пустое значение
string ReadToEnd()	Вводит все символы, оставшиеся в потоке, и возвращает их в виде объекта типа string

Методы ввода, определенные в классе TextReader

В классе TextWriter определены также варианты методов Write() и WriteLine(), предназначенные для вывода данных всех встроенных типов. Ниже в качестве примера перечислены лишь некоторые из перегружаемых вариантов этих методов.

Метод	Описание
void Write(int value)	Выводит значение типа int
void Write(double value)	Выводит значение типа double
void Write(bool value)	Выводит значение типа bool
void WriteLine(string value)	Выводит значение типа string с последующим символом новой строки
void WriteLine(uint value)	Выводит значение типа uint с последующим символом новой строки
void WriteLine(char value)	Выводит символ с последующим символом новой строки

Методы ввода, определенные в классе TextReader

Все эти методы генерируют исключение IOException при появлении ошибки вывода. Кроме того, в классе TextWriter определены методы Close() и Flush(), приведенные ниже.

virtual void Close()
virtual void Flush()

Метод Flush() организует вывод в физическую среду всех данных, оставшихся в выходном буфере. А метод Close() закрывает записывающий поток и освобождает его ресурсы. Классы TextReader и TextWriter реализуются несколькими классами символьных потоков, включая и те, что перечислены ниже. Следовательно, в этих классах потоков предоставляются методы и свойства, определенные в классах TextReader и TextWriter.

Класс потока	Описание
StreamReader	Предназначен для ввода символов из байтового потока. Этот класс является оболочкой для байтового потока ввода
StreamWriter	Предназначен для вывода символов в байтовый поток. Этот класс является оболочкой для байтового потока вывода
StringReader	Предназначен для ввода символов из символьной строки
StringWriter	Предназначен для вывода символов в символьную строку

Двоичные потоки

Помимо классов байтовых и символьных потоков, имеются еще два класса двоичных потоков, которые могут служить для непосредственного ввода и вывода двоичных данных — BinaryReader и BinaryWriter. Подробнее о них речь пойдет далее в этой главе, когда дойдет черед до файлового ввода-вывода. А теперь, когда представлена общая структура системы ввода-вывода в C#, отведем оставшуюся часть этой главы более подробному рассмотрению различных частей данной системы, начиная с консольного ввода-вывода.