跟我一起学.NetCore之文件系统应用及核心浅析

前言

在开发过程中，肯定避免不了读取文件操作，比如读取配置文件、上传和下载文件、Web中html、js、css、图片等静态资源的访问；在配置文件读取章节中有说到，针对不同配置源数据读取由对应的IConfigurationProvider进行读取，其实读取文件也是一样，针对于不同类型(物理文件、嵌入文件、云端文件等)文件，就由对应的IFileProvider的实现进行读取，下面详细说说；

正文

由于通过IFileProvider将目录文件进行抽象化，统一规范读取操作，使得读取不同地方的文件就显得更加方便，如物理文件、嵌入文件，只要有对应的实现即可；而框架针对物理文件和嵌入文件已经进行了具体实现，如下：

• PhysicalFileProvider：物理文件提供程序，用来读取物理文件，就是平时使用的文件，不管是扩展名是什么；
• EmbeddedFileProvider：嵌入文件提供程序，用来读取嵌入文件，就是程序编译时嵌入到程序集内部的文件，就像资源文件一样；
• CompositeFileProvider：组合提供程序，同时可以读取物理文件和嵌入文件，就是可以指定多种数据源，这样的好处就是像操作同一个数据源一样；后续也可以与自定义的提供程序进行组合；

为了避免直接扒代码懵圈，先来个控制台例子，体验一下以上xxxProvider的使用：

运行结果：

读取物理文件是不是很简单，其实就是创建了一个PhysicalFileProvider对象时指定了一个路径，然后就能很方便的获取到对应目录下的信息；

嵌入文件也是如此，只需指定对应程序集即可(因为嵌入文件已经编译到程序集中)，如下优化代码：

运行结果如下：

同样也是使用很简单，只是在创建EmbeddedFileProvider对象时指定一下对应的程序集即可，后续便可以用统一的方式进行文件和目录操作；

组合提供程序的目的就是将不同提供程序整合，就像使用同一个源一样，如下：

当然，按老套路走，不能用用就行了，继续扒扒代码，先看看IFileProvider：

namespace Microsoft.Extensions.FileProviders
{
    // IFileProvider定义的三个方法其实就是其对应的三大功能
    public interface IFileProvider
    {
        // 获取指定文件的信息，之后可以文件进行读取操作
        IFileInfo GetFileInfo(string subpath);
        // 获取指定目录下所有内容
        IDirectoryContents GetDirectoryContents(string subpath);
        // 用于监听文件改变
        IChangeToken Watch(string filter);
    }
}

再来看看返回的IFileInfo和IDirectoryContents ：

namespace Microsoft.Extensions.FileProviders
{
    public interface IFileInfo
    {
        // 标识是否存在
        bool Exists
        {
            get;
        }
        // 文件大小，如果不存在或是目录，这个值就是-1
        long Length
        {
            get;
        }
        // 对应的物理路径，其实就是文件的实际路径
        string PhysicalPath
        {
            get;
        }
        // 文件名字
        string Name
        {
            get;
        }
        // 文件最后的修改时间
        DateTimeOffset LastModified
        {
            get;
        }
        // 标识是否是目录
        bool IsDirectory
        {
            get;
        }
        // 返回的留可以进行文件读取
        Stream CreateReadStream();
    }

    // 其他信息继承了IFileInfo信息
    public interface IDirectoryContents : IEnumerable<IFileInfo>, IEnumerable
    {
        // 标识指定目录是否存在
        bool Exists
        {
            get;
        }
    }
}

IChangeToken 之前在配置文件监听的时候有提到过，是用来监听到文件改变时进行发送通知的，这里就不深入了，感兴趣的小伙伴可以研究研究；

PhysicalFileProvider和EmbeddedFileProvider两个挑PhysicalFileProvider这个看看，后者小伙伴私下去扒吧：

namespace Microsoft.Extensions.FileProviders
{
    // 这里只挑了几个关键方法说明，其他属性和方法删除
    public class PhysicalFileProvider : IFileProvider, IDisposable
    {
        // 判断路径是否在指定的根路径下
        private bool IsUnderneathRoot(string fullPath)
        {
            return fullPath.StartsWith(Root, StringComparison.OrdinalIgnoreCase);
        }
        // 获取指定路径文件的FileInfo信息
        public IFileInfo GetFileInfo(string subpath)
        {
            // 判断路径是否处匹配
            if (string.IsNullOrEmpty(subpath) || PathUtils.HasInvalidPathChars(subpath))
            {
                return new NotFoundFileInfo(subpath);
            }
            // 判断指定的路径是否是在根目录下
            subpath = subpath.TrimStart(_pathSeparators);
            if (Path.IsPathRooted(subpath))
            {
                return new NotFoundFileInfo(subpath);
            }
            // 获取全路径，因为一般在外面操作是根据相对路径进行操作
            string fullPath = GetFullPath(subpath);
            if (fullPath == null)
            {
                return new NotFoundFileInfo(subpath);
            }
            // 构建了一个文件信息，包含文件的的操作和属性；
            FileInfo fileInfo = new FileInfo(fullPath);
            if (FileSystemInfoHelper.IsExcluded(fileInfo, _filters))
            {
                return new NotFoundFileInfo(subpath);
            }
            // 封装成PhysicalFileInfo对象
            return new PhysicalFileInfo(fileInfo);
        }
        // 获取指定目录下的所有内容
        public IDirectoryContents GetDirectoryContents(string subpath)
        {
            try
            {
                // 路径校验和上面一样
                if (subpath == null || PathUtils.HasInvalidPathChars(subpath))
                {
                    return NotFoundDirectoryContents.Singleton;
                }

                subpath = subpath.TrimStart(_pathSeparators);
                if (Path.IsPathRooted(subpath))
                {
                    return NotFoundDirectoryContents.Singleton;
                }

                string fullPath = GetFullPath(subpath);
                if (fullPath == null || !Directory.Exists(fullPath))
                {
                    return NotFoundDirectoryContents.Singleton;
                }
                // 封装为PhysicalDirectoryContents对象
                return new PhysicalDirectoryContents(fullPath, _filters);
            }
            catch (DirectoryNotFoundException)
            {
            }
            catch (IOException)
            {
            }

            return NotFoundDirectoryContents.Singleton;
        }
        // 用监听文件改变的，通过文件匹配模式来指定需要监控的文件
        public IChangeToken Watch(string filter)
        {
            if (filter == null || PathUtils.HasInvalidFilterChars(filter))
            {
                return NullChangeToken.Singleton;
            }

            filter = filter.TrimStart(_pathSeparators);
            return FileWatcher.CreateFileChangeToken(filter);
        }
    }
}

以上GetDirectoryContents和GetFileInfo分别返回的PhysicalDirectoryContents和PhysicalFileInfo才是关键，进去瞅瞅：

public class PhysicalDirectoryContents : IDirectoryContents, IEnumerable<IFileInfo>, IEnumerable
{
    // 用于存放指定目录下的全部内容的
    private IEnumerable<IFileInfo> _entries;
    // 判断指定目录是否存在
    public bool Exists => Directory.Exists(_directory);
    // 读取目录内容的关键方法
    private void EnsureInitialized()
    {
        try
        {
            // 根据指定的目录，获取目录下的所有内容，将其保存在集合中
            _entries = new DirectoryInfo(_directory).EnumerateFileSystemInfos().Where((Func<FileSystemInfo, bool>)((FileSystemInfo info) => !FileSystemInfoHelper.IsExcluded(info, _filters))).Select((Func<FileSystemInfo, IFileInfo>)delegate (FileSystemInfo info)
            {
                // 将取到的内容封装为PhysicalFileInfo对象
                FileInfo fileInfo = info as FileInfo;
                if (fileInfo != null)
                {
                    return new PhysicalFileInfo(fileInfo);
                }
                // 将取到的内容封装为PhysicalFileInfo对象
                DirectoryInfo directoryInfo = info as DirectoryInfo;
                if (directoryInfo != null)
                {
                    return new PhysicalDirectoryInfo(directoryInfo);
                }

                throw new InvalidOperationException("Unexpected type of FileSystemInfo");
            });
        }
        catch (Exception ex) when (ex is DirectoryNotFoundException || ex is IOException)
        {
            _entries = Enumerable.Empty<IFileInfo>();
        }
    }
}

PhysicalFileInfo

// 其实里面就是封装了IO文件操作的相关属性和操作
public class PhysicalFileInfo : IFileInfo
{
    // 文件信息，就是平时咱们直接读取到文件的那些信息
    private readonly FileInfo _info;
    // 是否存在
    public bool Exists => _info.Exists;
    // 文件大小
    public long Length => _info.Length;
    // 文件的全路径
    public string PhysicalPath => _info.FullName;
    // 文件名称
    public string Name => _info.Name;
    // 文件的最后修改时间
    public DateTimeOffset LastModified => _info.LastWriteTimeUtc;
    // 默认就是false，所以这里只能对文件有效
    public bool IsDirectory => false;
    public PhysicalFileInfo(FileInfo info)
    {
        _info = info;
    }
    // 获取文件流，并设置了只读权限
    public Stream CreateReadStream()
    {
        int bufferSize = 1;
        // 这里就熟悉了，平时直接读取文件就是这样的
        return new FileStream(PhysicalPath, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite, bufferSize, FileOptions.SequentialScan | FileOptions.Asynchronous);
    }
}

好了，到这其实差不多就明白了，至少知道为什么IFileInfo只能获取到文件件信息，目录信息获取不到；至少在写文件的时候不再懵逼的在想：为什么不能写文件了，如果直接用返回的流进行文件写操作，就会报以下错：

总结

框架只是实现了本地读取的两个IFileProvider，如果针对于云端文件、FTP文件等有统一的读取需求，则就需要自己实现了；所以源码是不错的参考，封装之后，结合组合提供程序，后续使用就能像使用本地文件一样简便；

加上这篇，总共十五篇，把.NetCore中比较关键的核心都过了一遍，其中包含了启动流程、依赖注入、配置、选项、日志、中间件、文件，在每个章节中都会针对对应的核心类型进行源代码分析，虽然只是浅读，但也能明白其中缘由；后续的文章将会偏应用，比如静态文件目录配置、API的最佳实现、JWT使用、IdentityServer4的集成等等一堆组件的应用；

同时，后续将同步开启另一个专题：跟我一起学Redis，欢迎一起来学习；

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