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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