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。
csharp
// 一个简单的控制器实现
public class DownloadController:Controller
{
string path = "d:\\tmp";
// 一个简单的带参数的Get实现
[HttpGet("DownloadFileMemory")]
public IResult DownloadFileMemory(string query)
{
try
{
//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）
FileStream fs = new FileStream(path+"\\"+Guid.NewGuid(), FileMode.CreateNew, FileAccess.ReadWrite);
// 一个简单的流写入对象，以文本写入为例
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(fs, leaveOpen: true))
{
writer.Write(query);
}
fs.Position = 0;
// 返回下载的文件，并将文件名重设为"sample.txt"
return Results.File(fs, "application/octet-stream", "sample.txt"); // 流回自带关闭
}
catch (Exception ex)
{
throw new Exception(ex.Message);
}
}
}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：
csharp
// 前面的其他代码不变，省略
// codes ...
// 由于文件可被即时删除了，所以路径的指定不再重要
// 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
var tmppath = Path.GetTempFileName()
FileStream fs = new FileStream(tmpPath,
FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite,
FileShare.Delete); // 增加标志位参数，可供其他进程删除
// writer 的代码，和之前一致, 省略
// codes ...
System.IO.File.Delete(tmppath); // 直接删除
return Results.File(fs, "application/octet-stream", "sample.txt");
// 后面面的其他代码不变，省略
// codes ...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。
csharp
[HttpGet("DownloadFileMemory")]
public IResult DownloadFileMemory(string query)
{
try
{
MemoryStream ms = new MemoryStream();
using (StreamWriter writer = new StreamWriter(ms, leaveOpen: true))
{
writer.Write(query);
}
ms.Position = 0;
return Results.File(ms, "application/octet-stream", "sample.txt");
}
catch (Exception ex)
{
throw new Exception(ex.Message);
}
}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。
csharp
public class DownloadController:Controller
{
[HttpGet("DownloadFile")]
public IResult DownloadFile()
{
TempDataStream tempStream = new TempDataStream(destoryOnDispose:true);
tempStream.Write([1, 2, 3, 3]);
return Results.File(tempStream, "application/octet-stream", "sample.txt");
}
}还希望他能兼容其他类型的流，作为统一的临时数据对象：
csharp
public Stream GetStream()
{
Stream stream; // 定义包装的内部Stream
if(data.lengthM<1024){
// 使用 MemoryStream 暂存到内存
// stream=...
}else{
// stream 使用 FileStream 暂存到文件
// stream=...
}
//else{
// 非托管内存的stream
// stream=...
//}
return new TempDataStream(stream,destoryOnDispose:true);
}假如忘记Dispose，他应该也可以自动按设定来关闭或销毁处理这个临时的流。
五 TempDataStream的实现
主要实现其实很简单，直接重写一个TempDataStream类继承Stream，然后内部嵌套一个来自外部的Stream，通过控制TempDataStream类生命周期的行为来实现对外部Stream的处理即可。
相关初步的代码实现如下：
csharp
public class TempDataStream : Stream
{
private Stream _stream; // 引入外部的Stream
public string FilePath { get; } // 存储一个路径方便执行文件删除
private readonly bool destoryOnDispose = true; // 判定要不要在关闭时进行摧毁
// 包装引入外部`Stream`
public TempDataStream(Stream stream, string filePath,bool destoryOnDispose = true)
{
this.destoryOnDispose = destoryOnDispose;
FilePath = filePath;
this._stream = stream;
}
// 自动创建新的临时文件
public TempDataStream(bool destoryOnDispose = true)
{
this.destoryOnDispose = destoryOnDispose;
FilePath = Path.GetTempFileName();
_stream = new FileStream(FilePath, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.Read ); //可选配 | FileShare.Delete
}
// 指定磁盘上的某一个文件作为流读入
public TempDataStream(string filePath, bool destoryOnDispose = true)
{
this.destoryOnDispose = destoryOnDispose;
FilePath = filePath;
_stream = new FileStream(FilePath, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite); //可选配 | FileShare.Delete
}
public override void Flush()
{
_stream.Flush();
}
public override int Read(byte[] buffer, int offset, int count)
{
return _stream.Read(buffer, offset, count);
}
public override long Seek(long offset, SeekOrigin origin)
{
return _stream.Seek(offset, origin);
}
public override void SetLength(long value)
{
_stream.SetLength(value);
}
public override void Write(byte[] buffer, int offset, int count)
{
_stream.Write(buffer, offset, count);
}
public override bool CanRead => _stream.CanRead;
public override bool CanSeek => _stream.CanSeek;
public override bool CanWrite => _stream.CanWrite;
public override long Length => _stream.Length;
public override long Position { get => _stream.Position; set => _stream.Position = value; }
private bool disposedValue;
public override void Close()
{
Console.WriteLine("Closedl ");
Dispose(true);
}
[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
protected override void Dispose(bool disposing)
{
if (!disposedValue)
{
if (disposing)
{
}
// 全部作为非托管对象释放，重复执行也无所谓
_stream?.Dispose();
if (!string.IsNullOrEmpty(FilePath))
{
try
{
if (destoryOnDispose && File.Exists(FilePath))
{
File.Delete(FilePath);
}
}
finally
{
_stream = null;
}
}
disposedValue = true;
}
}
~TempDataStream()
{
Dispose(false);
}
}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
P.S. 虽然现在AI是强大的工具，但那种为一个方案苦思冥想、最终灵光一现的顿悟感，以及亲手将代码调试成功的巨大成就感，是任何提示词都无法直接给予的。这恰恰是编程中最迷人的部分，是真正属于我们自己的成长。希望大家能享受不断实践、深入原理的过程，那才是通往前方之路的坚实阶梯。
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