从零开始:c#如何优雅的操作临时文件/数据？以ASP文件下载为例

在程序开发中，我们经常需要处理临时文件，例如：

• 安全替换大文件：先将内容写入临时文件，成功后再替换目标文件，避免写入过程中断导致数据损坏。
  
• 进程间数据传递：临时文件作为中间媒介，实现不同进程之间的数据交换。
  
• Web文件下载：将动态生成的数据写入临时文件，并提供给用户下载。
  

本文将以 ASP.NET Core 中的文件下载 场景为例，带你一步步实现更优雅的临时文件处理方案。
一、理解核心概念：Stream（流）

文件操作离不开流（Stream）的概念。你可以把Stream想象成一根水管，数据就像水一样，可以从一端流入，从另一端流出。
Stream是C#中用来处理数据的一种方式。它就像是一个管道，数据可以通过这个管道流动。你可以把数据从一个地方（比如硬盘上的文件）读出来，也可以把数据写到另一个地方（比如内存或者网络）。
使用Stream的好处是，它提供了一种统一的方式来处理不同类型的数据传输。在这个过程中，数据就像水管里的水一样源源不断的流动着，处理完的数据咱们可以舍弃，继续接收后面的即可，这样就可以实现传输例如磁盘上的大文件的信息，解决了一次性加载时的内存占用问题。
二 简单基础的实现 lv.1 (入门参考)

了解了流的基本概念后，我们先来看一个在ASP.NET Core中实现文件下载接口的基础代码。这是一个最直接的实现。为了快速达成目标，我们在指定文件夹创建了一个随机名称的临时文件，写入数据后，返回文件流供下载。
如果这段代码能成功运行，恭喜你！你已经实现了一个基础的Web文件下载接口。用户将得到一个文本文件，内容为查询参数的值。

1. // 一个简单的控制器实现
2. public class DownloadController:Controller
3. {
4.     string path = "d:\\tmp";
5.    
6.     // 一个简单的带参数的Get实现
7.     [HttpGet("DownloadFileMemory")]
8.     public IResult DownloadFileMemory(string query)
9.     {
10.         try
11.         {               
12.             //创建一个新的文件流，可写（写入文件数据）、可读（读取数据最终给用户下载）
13.             FileStream fs = new FileStream(path+"\"+Guid.NewGuid(), FileMode.CreateNew, FileAccess.ReadWrite);
15.             // 一个简单的流写入对象，以文本写入为例
16.             using (StreamWriter writer = new StreamWriter(fs, leaveOpen: true))
17.             {
18.                 writer.Write(query);
19.             }
20.             fs.Position = 0;
22.             // 返回下载的文件，并将文件名重设为"sample.txt"
23.             return Results.File(fs, "application/octet-stream", "sample.txt");  // 流回自带关闭
24.         }
25.         catch (Exception ex)
26.         {
27.             throw new Exception(ex.Message);
28.         }
29.     }
30. }

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这是一个最基础的实现，刚接触代码时，为了简单粗暴实现目标，通常直接在指定的文件夹创建一个随机名称的文件，然后写入信息，返回Stream。上面的代码如果您能跑通，那么可以恭喜了！咱们已经实现了一个基础的web文件下载接口，能下载得到一个txt文本文件，里面写着query取值的文本。
这里有几个需要注意的点：

• FileStream 不能加using，因为using将导致fs对象在方法结束时立刻触发Dispose()导致流关闭，但此时用户端请求的流还未开始执行传输；
  
• StreamWriter 必须加参数leveOpen:true, 否则流会随着writer对象提前关闭，导致后续传输出错，如果不想用这个参数也可以把leveOpen:true和using都去掉，加上writer.Flush()，托管对象自动回收；
  
• fs.Position=0必须有，因为writer.Write()执行完已将流的位置Position写到了末尾，如果不重置，那么返回的将是一个空的Stream。
  
• `Return Results.File()，ASP.NET Core 框架在文件传输完成后，会自动关闭流，无需我们手动处理。
  

这个实现有个明显问题：方法执行后，临时文件会一直留在磁盘上，随着调用次数增加，会造成大量垃圾文件, 得定期手动清理。那么，如何避免临时文件残留呢？
三 避免临时文件残留 lv.2 (优化进阶)

当确认临时文件不再需要时，我们应在操作完成后立即删除它。对于文件下载场景，难点在于必须保证文件内容已成功传输给用户后，才能删除文件。即：在文件传输完成之前，数据流不能被破坏。
3.1 思路A 使用FileShare.Delete

这种方法利用了操作系统的一个特性：允许在文件仍被打开时将其标记为删除。具体做法是，在创建文件流时，设置其共享模式为“允许删除”。这样，我们就可以立即调用删除命令。此时，文件并不会立刻从磁盘上消失，而是会等到最后一个打开它的程序（即我们的下载进程）关闭文件流后，才被系统真正清理。
具体操作：将FileStream的FileShare属性设为Delete，然后在后续操作中直接用File.Delete()删除掉文件即可，代码如下：

1.       // 前面的其他代码不变，省略
2.       // codes ...
4.             // 由于文件可被即时删除了，所以路径的指定不再重要
5.             // 可以方便的用系统自带方法直接生成一个空白的临时文件，并返回该文件路径
6.             var tmppath = Path.GetTempFileName()
8.             FileStream fs = new FileStream(tmpPath,
9.             FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite,
10.             FileShare.Delete); // 增加标志位参数，可供其他进程删除
12.             // writer 的代码，和之前一致, 省略
13.             // codes ...
15.             System.IO.File.Delete(tmppath); // 直接删除
16.             return Results.File(fs, "application/octet-stream", "sample.txt");
18.       // 后面面的其他代码不变，省略
19.       // codes ...

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可能一开始会觉得奇怪，为什么文件删除都执行了，还能继续读取数据？ 这是因为 Windows 和 .NET 中，文件删除是一个“延迟删除”操作。也就是说：当你用 FileShare.Delete 打开一个文件流时，其他进程（或同一进程）可以“标记”该文件为删除。但实际上，文件并不会立即从磁盘上消失，直到最后一个打开该文件的句柄被关闭。所以，只要你还持有文件流（FileStream）未关闭，你就可以继续读取数据，即使文件已经被“删除”。
3.2 思路B 使用MemoryStream

如果待下载的数据量不大，使用内存流是更简单、更高效的方案。内存流将数据完全保存在内存中，不再涉及磁盘I/O操作。当下载完成、流被关闭后，所占用的内存会被垃圾回收器自动释放，从根本上杜绝了文件残留的问题。这是一种非常干净利落的解决方案，特别适合生成小型报表、文本内容或图片等场景。

1. [HttpGet("DownloadFileMemory")]
2. public IResult DownloadFileMemory(string query)
3. {
4.      try
5.      {               
6.          MemoryStream ms = new MemoryStream();
7.          using (StreamWriter writer = new StreamWriter(ms, leaveOpen: true))
8.          {
9.             writer.Write(query);
10.          }
11.          ms.Position = 0;
12.          return Results.File(ms, "application/octet-stream", "sample.txt");
14.      }
15.      catch (Exception ex)
16.      {
17.          throw new Exception(ex.Message);
18.      }
19. }

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四 走向优雅  lv.3 (设计一个通用方案)

虽然上述两种优化方案已经能解决特定问题，但在复杂的实际项目中，我们可能需要一个更统一、更强大的解决方案。例如：

• 流来源多样：数据可能来自磁盘文件、内存流，甚至是非托管内存，流本身自带的信息甚少。
  
• 生命周期管理复杂：某些流需要缓存复用，某些则需要立即销毁。
  
• 规避潜在风险：FileShare.Delete 模式可能使文件在预期之外被删除，增加调试难度。
  

因此，一个理想的设计是创建一个通用的 TempDataStream 类。这个类旨在：
统一接口：无论底层是文件流还是内存流，对使用者来说都是同一个流类型。
自动化管理：在流关闭时，能根据预设策略自动执行清理工作（如删除临时文件、释放非托管内存等）。
灵活可控：允许明确指定某个临时流是否需要被销毁。
我们可以通过封装（Decorator Pattern）来实现它。让 TempDataStream 类继承 Stream 基类，并在内部持有一个真正的流实例（如 FileStream 或 MemoryStream）。TempDataStream 重写所有流操作方法（如 Read, Write, Seek 等），将其转发给内部持有的流实例。最关键的是，在其 Dispose 方法中，除了关闭内部流，还执行我们自定义的清理逻辑。

1.     public class DownloadController:Controller
2.     {
3.         [HttpGet("DownloadFile")]
4.         public IResult DownloadFile()
5.         {
6.             TempDataStream tempStream = new TempDataStream(destoryOnDispose:true);
7.             tempStream.Write([1, 2, 3, 3]);
8.             return Results.File(tempStream, "application/octet-stream", "sample.txt");                  
9.         }
10.     }

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还希望他能兼容其他类型的流，作为统一的临时数据对象：

1. public Stream GetStream()
2. {
3.     Stream stream;  // 定义包装的内部Stream
4.     if(data.lengthM<1024){
5.       // 使用 MemoryStream 暂存到内存
6.       // stream=...
7.     }else{
8.       // stream 使用 FileStream 暂存到文件
9.       // stream=...
10.     }
11.     //else{
12.     // 非托管内存的stream
13.     //  stream=...   
14.     //}
15.     return new TempDataStream(stream,destoryOnDispose:true);
16. }

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六、最后

感谢您的耐心阅读，希望各位从零开始的新朋友和老朋友有所收获！如果你对这篇文章的内容有任何建议或想法，欢迎随时交流！所有实现的代码以在上述章节完整提供。如果你觉得有用，欢迎去浏览一些本公众号的其他其他项目，点个 Star ⭐️支持一下！ https://github.com/LdotJdot
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