C# FileStream 实现多线程断点续传攻略

简介

多线程断点续传是指在文件下载或上传中，当中途中断或者被意外关闭时，可以重新连上之前的下载或上传进度，从中断处继续进行操作。在C#中，我们可以利用FileStream这个类来实现多线程断点续传，这个类可以以字节流的形式读取或写入文件，并且可以通过设置偏移量来实现文件的分段读写。

在下面的攻略中，我们将讲解如何使用C# FileStream以及常用的多线程实现方式，详细地实现多线程断点续传。

文件分块读写

在使用多线程实现文件断点续传之前，我们需要先学习如何使用C# FileStream来读写文件分块。具体方式如下：

FileStream fileStream = new FileStream("file.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read);
byte[] bytes = new byte[1024];
int count = fileStream.Read(bytes, 0, bytes.Length);

在以上代码中：

“fileStream”是FileStream类的对象。通过使用FileStream类，我们可以读写文件内容。
“file.txt”是我们要读取的文件名。
“FileMode.Open”是文件打开的模式，指定打开的模式为Open。
“FileAccess.Read”是读取文件的权限，指定读取文件的权限为Read。
“byte[] bytes = new byte[1024];”是定义一个数组，用来读取文件的内容。
“int count= fileStream.Read(bytes, 0, bytes.Length)”是通过调用Read方法来读取文件内容。在这里，“bytes”代表读取内容存放的数组，“0”代表起始位置，“bytes.Length”代表数据长度。

在读取文件的过程中，我们可以设置偏移量来实现文件的分块读取。对于大文件，我们可以将文件分成多个部分进行读取，这样可以提高性能并避免内存不足的情况。

同样地，我们也可以通过设置文件写入的偏移量来实现文件的分块写入。

多线程下载文件

在文件下载时，我们需要先获取文件的大小，并且实现分块读取文件的内容。读取文件的方式已经在上一节中讲解过了，这里我们主要来讲解如何实现多线程下载文件，并保证每个线程都能够顺利运行。

示例1：使用ThreadPool来实现多线程下载

using System;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Threading;

public class DownloadFile
{
    public static void Download(string url, string path)
    {
        // 准备下载文件
        HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);
        HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)request.GetResponse();
        long fileSize = response.ContentLength;

        // 计算每个线程的下载范围
        long startPosition = 0;
        long endPosition = fileSize > 5 * 1024 * 1024 ? 5 * 1024 * 1024 : fileSize;
        long threadCount = 1;

        // 分割线程
        Thread[] threads = new Thread[threadCount];
        for (int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            threads[i] = new Thread(DownloadPart);
            threads[i].Start(new DownloadPartInfo
            {
                Url = url,
                Position = startPosition + i * endPosition,
                EndPosition = startPosition + i * endPosition + endPosition - 1,
                Path = path
            });
        }

        for (int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            threads[i].Join();
        }
    }

    public static void DownloadPart(object obj)
    {
        DownloadPartInfo partInfo = (DownloadPartInfo)obj;
        HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(partInfo.Url);
        request.AddRange(partInfo.Position, partInfo.EndPosition);
        HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)request.GetResponse();
        Stream stream = response.GetResponseStream();
        FileStream fileStream = new FileStream(partInfo.Path, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Write, FileShare.Write);

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int size = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
        while (size > 0)
        {
            fileStream.Write(buffer, 0, size);
            size = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
        }

        fileStream.Flush();
        fileStream.Close();
        response.Close();
        stream.Close();
    }

    public class DownloadPartInfo
    {
        public string Url { get; set; }
        public long Position { get; set; }
        public long EndPosition { get; set; }
        public string Path { get; set; }
    }
}

在上述代码中，我们使用Thread类来实现多线程下载文件。在下载前，我们首先先获取文件的大小，然后计算出每个线程应该下载的文件范围。在本例中，我们将下载文件分成了一个线程，每个线程处理5MB的文件。

最后，我们循环让每一个线程开始执行下载操作，并等待所有线程执行完毕。在DownloadPart方法中，我们实现了文件的分块下载，并保存到一个文件中。

示例2：使用Task类来实现多线程下载

using System;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Threading.Tasks;

public class DownloadFile
{
    public static void Download(string url, string path)
    {
        // 准备下载文件
        HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);
        HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)request.GetResponse();
        long fileSize = response.ContentLength;

        // 计算每个任务的下载范围
        long startPosition = 0;
        long endPosition = fileSize > 5 * 1024 * 1024 ? 5 * 1024 * 1024 : fileSize;
        long taskCount = 1;

        // 分割任务
        Task[] tasks = new Task[(int)taskCount];
        for (int i = 0; i < taskCount; i++)
        {
            var index = i;
            tasks[index] = Task.Run(() =>
            {
                DownloadPart(new DownloadPartInfo
                {
                    Url = url,
                    Position = startPosition + index * endPosition,
                    EndPosition = startPosition + index * endPosition + endPosition - 1,
                    Path = path
                });
            });
        }

        Task.WaitAll(tasks);
    }

    public static void DownloadPart(DownloadPartInfo partInfo)
    {
        HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(partInfo.Url);
        request.AddRange(partInfo.Position, partInfo.EndPosition);
        HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)request.GetResponse();
        Stream stream = response.GetResponseStream();
        FileStream fileStream = new FileStream(partInfo.Path, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Write, FileShare.Write);

        byte[] buffer = new byte[1024];
        int size = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
        while (size > 0)
        {
            fileStream.Write(buffer, 0, size);
            size = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
        }

        fileStream.Flush();
        fileStream.Close();
        response.Close();
        stream.Close();
    }

    public class DownloadPartInfo
    {
        public string Url { get; set; }
        public long Position { get; set; }
        public long EndPosition { get; set; }
        public string Path { get; set; }
    }
}

在这个示例中，我们使用了Task类来实现多线程下载。实现过程与使用Thread类的实现相同，仅仅是创建线程的方法不同。

多线程上传文件

在文件上传时，我们同样需要先获取文件的大小，并且实现分块读取和上传文件内容。同样地，在上传文件时，我们也可以利用C#的多线程技术来提高上传性能。

示例3：利用Thread和HttpWebRequest实现多线程上传文件

using System.IO;
using System.Net;
using System.Threading;

public class UploadFile
{
    public static void Upload(string url, string path)
    {
        // 准备上传文件
        long fileSize = new FileInfo(path).Length;

        // 分割线程
        long startPosition = 0;
        long endPosition = fileSize > 5 * 1024 * 1024 ? 5 * 1024 * 1024 : fileSize;
        int threadCount = 1;

        Thread[] threads = new Thread[threadCount];
        for (int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            threads[i] = new Thread(UploadPart);
            threads[i].Start(new UploadPartInfo
            {
                Url = url,
                Position = startPosition + i * endPosition,
                EndPosition = startPosition + i * endPosition + endPosition - 1,
                Path = path
            });
        }

        for (int i = 0; i < threadCount; i++)
        {
            threads[i].Join();
        }
    }

    public static void UploadPart(object obj)
    {
        UploadPartInfo partInfo = (UploadPartInfo)obj;
        HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(partInfo.Url);
        request.Method = "POST";
        request.ContentLength = partInfo.EndPosition - partInfo.Position + 1;
        request.Timeout = Timeout.Infinite;
        request.ReadWriteTimeout = Timeout.Infinite;

        using (FileStream fileStream = new FileStream(partInfo.Path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read))
        {
            request.AddRange((int)partInfo.Position, (int)partInfo.EndPosition);
            byte[] buffer = new byte[4096];
            using (Stream stream = request.GetRequestStream())
            {
                int bytesRead = fileStream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
                while (bytesRead > 0)
                {
                    stream.Write(buffer, 0, bytesRead);
                    bytesRead = fileStream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
                }
            }
        }
    }

    public class UploadPartInfo
    {
        public string Url { get; set; }
        public long Position { get; set; }
        public long EndPosition { get; set; }
        public string Path { get; set; }
    }
}

在这个示例中，我们使用了Thread类来实现多线程上传文件。在上传前，我们先获取文件的大小，然后计算出每个线程应该上传的文件范围。在上传中我们同样使用了分块上传的方法，使用HttpWebRequest来上传每个分块的内容。

示例4：使用Task和HttpClient实现多线程上传文件

using System.IO;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;

public class UploadFile
{
    public static async Task Upload(string url, string path)
    {
        // 准备上传文件
        long fileSize = new FileInfo(path).Length;

        // 计算每个任务的上传范围
        long startPosition = 0;
        long endPosition = fileSize > 5 * 1024 * 1024 ? 5 * 1024 * 1024 : fileSize;
        long taskCount = 1;

        // 分割任务
        Task[] tasks = new Task[(int)taskCount];
        for (int i = 0; i < taskCount; i++)
        {
            var index = i;
            tasks[index] = Task.Run(async () =>
            {
                await UploadPart(new UploadPartInfo
                {
                    Url = url,
                    Position = startPosition + index * endPosition,
                    EndPosition = startPosition + index * endPosition + endPosition - 1,
                    Path = path
                });
            });
        }

        await Task.WhenAll(tasks);
    }

    public static async Task UploadPart(UploadPartInfo partInfo)
    {
        using FileStream fileStream = new FileStream(partInfo.Path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read);
        using HttpClient client = new HttpClient();
        client.DefaultRequestHeaders.Add("user-agent", "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/41.0.2228.0 Safari/537.36");
        client.DefaultRequestHeaders.Add("range", $"bytes={partInfo.Position}-{partInfo.EndPosition}");

        using HttpResponseMessage response = await client.PostAsync(partInfo.Url, new StreamContent(fileStream));
        using Stream stream = await response.Content.ReadAsStreamAsync();
        await stream.CopyToAsync(fileStream);
    }

    public class UploadPartInfo
    {
        public string Url { get; set; }
        public long Position { get; set; }
        public long EndPosition { get; set; }
        public string Path { get; set; }
    }
}

在这个示例中，我们使用了Task类来实现多线程上传文件。实现过程与使用Thread类的实现相同，仅仅是创建线程的方法不同。此外，在上传中我们使用HttpClient类来实现文件上传。

总结

在本文中，我们通过多线程和FileStream的读写操作，实现了多线程断点续传的功能，并且展示了使用C#中多线程库中的Task或者ThreadPool类来实现线程控制。这些功能相当实用，尤其是对于大文件的情况，可以大大提高程序的效率。如果你希望从本文中学到更多的知识点，可以通过实际操作并尝试更复杂的示例程序来进行练习。

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