.NET Core的檔案系統[1]：讀取並監控檔案的變化
ASP.NET Core 具有很多針對檔案讀取的應用。比如我們傾向於採用JSON檔案來定義配置，所以應用就會涉及針對配置檔案讀取。如果使用者傳送一個針對物理檔案的HTTP請求，應用會根據指定的路徑讀取目標檔案的內容並對請求予以響應。在一個ASP.NET Core MVC應用中，針對View的動態編譯會涉及到根據預定義的路徑對映關係來讀取目標View。這些不同應用場景都會出現一個FileProvider物件的身影，以此物件為核心的檔案系統提供了統一的API來讀取檔案的內容並監控內容的改變。 [ 本文已經同步到《ASP.NET Core框架揭祕》之中]
目錄
一、一個抽象的“檔案系統”
二、呈現檔案系統的結構
三、讀取物理檔案內容
四、讀取內嵌於程式集中的檔案內容
五、監控檔案的變化
一、一個抽象的“檔案系統”
本章所謂的“檔案系統”有點名不副實，其實根本算不上一個系統，它僅僅是利用一個抽象化的FileProvider以統一的方式提供所需的檔案而已。不過筆者實在想不到一個更為貼切的描述短語，所以還是姑且稱之為檔案系統吧（github上對應的專案名稱就叫FileSystem）。作為檔案系統的核心，FileProvider是對所有實現了IFileProvider介面的所有型別以及對應物件的統稱。正式因為FileProvider自身是個抽象的物件，所以由它構建的也是一個抽象的檔案系統。
這個檔案系統採用目錄的方式來組織和規劃檔案，但是這裡所謂的目錄和檔案都是一個抽象的概念，並非對一個具體物理目錄和檔案的對映。檔案系統的目錄僅僅是檔案的邏輯容器，而檔案可能對應一個物理檔案，也可能儲存在資料庫中，或者來源於網路，甚至有可能根本就不能存在，其內容需要在讀取時動態生成。為了讓讀者朋友們能夠對這個檔案系統具有一個大體認識，我們先來演示幾個簡單的例項。
二、呈現檔案系統的結構
檔案系統中的檔案以目錄的形式進行組織，一個FileProvider可以視為針對一個根目錄的對映。目錄除了可以存放檔案之外，還可以包含多個子目錄，所以目錄/檔案在整體上呈現出樹形層細化結構。接下來我們利用提供的FileProvider物件並將它對映到一個物理目錄，最終將所在目錄的整個結構呈現出來。
我們建立一個控制檯應用，並新增相應的NuGet包。由於IFileProvider介面定義在“Microsoft.Extensions.FileProviders.Abstractions”這個NuGet包中，針對物理檔案的FileProvider（PhysicalFileProvider）所在的NuGet包名為“Microsoft.Extensions.FileProviders.Physical
1: { 2: ...3: "dependencies": {
4: ...5: "Microsoft.Extensions.DependencyInjection" : "1.0.0",
6: "Microsoft.Extensions.FileProviders.Physical" : "1.0.0"
7: }, 8: ... 9: }
我們定義瞭如下一個IFileManager介面，它利用一個唯一的方式ShowStructure將檔案系統的整體結構顯示出來。該方法具有一個型別為Action<int, string>的引數，後者負責將檔案系統的節點（目錄或者檔案）呈現出來。對於這個Action<int, string>委託物件的兩個泛型引數，第一個整型引數代表縮排的層級，後一個代表需要顯示的目錄或者檔案的名稱。
1: public interface IFileManager
2: {3: void ShowStructure(Action<int, string> render);
4: }
如下所示的是實現了上面這個IFileManager介面的FileManager型別。構建檔案系統的FileProvider物件對應著同名的只讀屬性，該屬性在建構函式中通過對應的引數進行賦值。目標檔案系統的整體結構最終是通過Render方法以遞迴的方式呈現出來的，這其中涉及到FileProvider的GetDirectoryContents方法的呼叫。該方法返回一個DirectoryContents物件表示由指定路徑指向的目錄內容，如果對應的目錄存在，我們可以遍歷該物件得到它的子目錄和檔案。目錄和檔案通過一個FileInfo物件來表示，至於究竟是目錄還是檔案，則通過其屬性IsDirectory來區分。
1: public class FileManager: IFileManager
2: {3: public IFileProvider FileProvider { get; private set; }
4: 5: public FileManager(IFileProvider fileProvider)
6: {7: this.FileProvider = fileProvider;
8: } 9: 10: public void ShowStructure (Action<int, string> render)
11: {12: int layer = -1;
13: Render("", ref layer, render);
14: } 15: 16: private void Render(string subPath, ref int layer, Action<int, string> render)
17: { 18: layer++;19: foreach (var fileInfo in this.FileProvider.GetDirectoryContents(subPath))
20: { 21: render(layer, fileInfo.Name);22: if (fileInfo.IsDirectory)
23: {24: Render($@"{subPath}\{fileInfo.Name}".TrimStart('\\'), ref layer, render);
25: } 26: } 27: layer--; 28: } 29: }
接下來我們為演示的FileProvider構建一個對映的物理目錄。將“C:\Test\”目錄作為根目錄，然後按照如下圖所示的結構在它下面建立相應的子目錄和檔案。我們將利用對映為該目錄的FileProvider建立上面定義的這個FileManager，那麼呼叫它的ShowStructure方法應該呈現出與物理目錄完全一致的結構。
我們在Main方法中編寫了如下的演示程式。我們針對目錄“C:\Test\”建立了一個PhysicalFileProvider物件，並採用服務介面型別IFileProvider註冊到ServiceCollection物件上。除此之外，註冊到同一個ServiceCollection物件上的還有IFileViwer和FileManager之間的對映。
1: new ServiceCollection()
2: .AddSingleton<IFileProvider>(new PhysicalFileProvider(@"c:\test"))
3: .AddSingleton<IFileManager, FileManager>() 4: .BuildServiceProvider() 5: .GetService<IFileManager>()6: .ShowStructure((layer, name) => Console.WriteLine("{0}{1}", new string('\t', layer), name));
我們最終利用ServiceCollection生成的ServiceProvider得到FileManager物件，並呼叫其ShowStructure方法將PhysicalFileProvider物件對映的目錄結構呈現出來。當我們執行該程式之後，控制檯上將呈現出如下所示的輸出結果，該結果為我們展示了對映物理目錄的真實結構。
三、讀取物理檔案內容
上面我們演示瞭如何利用FileProvider將檔案系統的結構完整地呈現出來，接下來我們來演示如何利用它來讀取一個具體檔案的內容。我們為IFileManager定義如下一個ReadAllTextAsync方法以非同步的方式讀取指定路徑對應的檔案，並以字串的形式返回讀取的內容。FileManager依然利用一個FileProvider來完成針對檔案的讀取工作。具體來說，它將指定的檔案路徑作為引數呼叫其GetFileInfo方法並得到一個FileInfo物件。接下來，我們呼叫FileInfo的CreateReadStream得到讀取檔案的輸出流，並利用後者得到檔案的真實內容，最終採用最簡單的ASCII碼轉換成返回的字串。
1: public interface IFileManager
2: { 3: ...4: Task<string> ReadAllTextAsync(string path);
5: } 6: 7: public class FileManager : IFileManager
8: { 9: ...10: public async Task<string> ReadAllTextAsync(string path)
11: {12: byte[] buffer;
13: using (Stream readStream = this.FileProvider.GetFileInfo(path).CreateReadStream())
14: {15: buffer = new byte[readStream.Length];
16: await readStream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length); 17: }18: return Encoding.ASCII.GetString(buffer);
19: } 20: }
假設我們依然將FileManager使用的FileProvider對映為目錄“C:\Test\”，現在我們該目錄中建立一個名為data.txt的文字檔案，並在該檔案中任意寫入一些內容。接下來我們在Main方法中編寫了如下的程式利用依賴注入的方式得到FileManager物件，並讀取檔案data.txt的內容。最終的除錯斷言旨在確定通過FileProvider讀取的確實就是目標檔案的真實內容。
1: string content = new ServiceCollection()
2: .AddSingleton<IFileProvider>(new PhysicalFileProvider(@"c:\test"))
3: .AddSingleton<IFileManager, FileManager>() 4: .BuildServiceProvider() 5: .GetService<IFileManager>()6: .ReadAllTextAsync("data.txt").Result;
7: 8: Debug.Assert(content == File.ReadAllText(@"c:\test\data.txt"));
四、讀取內嵌於程式集中的檔案內容
我們一直在強調由FileProvider構建的是一個抽象的具有目錄結構的檔案系統，具體檔案的提供方式取決於具體FileProvider的實現。由於我們定義的FileManager並沒有限定具體使用何種型別的FileProvider，後者是在應用中通過依賴注入的方式指定的。由於上面的應用程式注入的是一個PhysicalFileProvider物件，所以我們可以利用它來讀取對應目錄下的某個檔案。假設現在我們將這個hello.txt直接以資原始檔的形式編譯到程式集中，我們就需要使用另一個名為EmbeddedFileProvider的FileProvider
現在我們直接將這個data.txt檔案新增到控制檯應用的專案根目錄下。在預設的情況下，當我們編譯專案的時候這樣的檔案並不能成為內嵌到目標程式集的資原始檔，為此我們需要在project.json上作一些與編譯相關的設定。具體來說，我們需要按照如下的方式將檔案hello.txt的路徑新增到通過配置節“buildOptions/embed”表示的內嵌檔案列表中。除此之外，由於EmbeddedFileProvider定義在“Microsoft.Extensions.FileProviders.Embedded”這個NuGet包中，我們需要新增針對它的依賴。
1: { 2: ...3: "buildOptions": {
4: ...5: "embed": ["data.txt"]
6: },7: "dependencies": {
8: ...9: "Microsoft.Extensions.DependencyInjection" : "1.0.0",
10: "Microsoft.Extensions.FileProviders.Embedded" : "1.0.0"
11: }, 12: ... 13: }
我們編寫了如下的程式來演示針對內嵌於程式集中的資原始檔的讀取。我們首先得到當前入口程式集，並利用它建立了一個EmbeddedFileProvider，後者替換原來的PhysicalFileProvider物件被註冊到ServiceCollection之上。我們接下來採用與上面完全一致的程式設計方式得到FileManager物件並利用它讀取內嵌檔案data.txt的內容。為了驗證讀取的目標檔案準確無誤，我們採用直接讀取資原始檔的方式得到了內嵌檔案data.txt的內容，並利用一個除錯斷言確定兩者的一致性。
1: Assembly assembly = Assembly.GetEntryAssembly(); 2: 3: //利用EmbeddedFileProvider讀取檔案
4: string content1 = new ServiceCollection()
5: .AddSingleton<IFileProvider>(new EmbeddedFileProvider(assembly))
6: .AddSingleton<IFileManager, FileManager>() 7: .BuildServiceProvider() 8: .GetService<IFileManager>()9: .ReadAllTextAsync("data.txt").Result;
10: 11: //直接讀取內嵌資原始檔
12: Stream stream = assembly.GetManifestResourceStream($"{assembly.GetName().Name}.data.txt");
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