一个读取速度超快的FileStream

Moodsky

最近一直为自己制作的相册软件（http://www.tonixsoft.com/ultraalbum/index.php?lang=chs）打开大文件时速度慢而郁闷，我以前的做法是先用TFileStream打开一个文件，然后在其中找到其中的数据段，把其中内容复制给一个TMemoryStream，之所以要再将它复制给一个独立的TMemoryStream是因为，后续处理的一个文件型数据库组件必须接受一整个TStream，作为其存储媒介，整个过程简直慢得无法忍受。

之所以速度慢，是有两方面的原因：
1。用TFileStream打开文件，操作系统在打开文件后会为文件生成内存镜像，文件一大，那么开辟空间以及内存拷贝的工作就会变得极为缓慢。
2。将TFileStream中的一部分再复制给TMemoryStream，这个复制过程会开辟新的内存再进行复制，理所当然内存大了，复制时间也会变长。

我决心针对目前我所遇到的问题，再写一个文件读取类，目前就叫TFastFileStream吧，它必须从TStream继承而来，这样才能和其它组件方便地结合起来。

首先，要解决的是打开大文件慢的问题，对于这个，使用MapViewOfFile()，将文件直接当作内存镜像来访问就可以了，关于MapViewOfFile()，以及文件内存镜像，可以参考这篇文章：http://www.vccode.com/file_show.php?id=2409

Delphi下建立文件镜像的方法为：
constructor TFastFileStream.Create(const AFileName:String);
var
  FileSizeHigh:LongWord;
begin
  FFileHandle:=CreateFile(PChar(AFileName),GENERIC_READ,FILE_SHARE_READ,nil,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,0);
  if FFileHandle=INVALID_HANDLE_VALUE then begin
    raise FastFileStreamException.Create('Error when open file');
  end;
  FSize:=GetFileSize(FFileHandle,@FileSizeHigh);
  if FSize=INVALID_FILE_SIZE then begin
    raise FastFileStreamException.Create('Error when get file size');
  end;
  FMappingHandle:=CreateFileMapping(FFileHandle,nil,PAGE_READONLY,0,0,nil);
  if FMappingHandle=0 then begin
    raise FastFileStreamException.Create('Error when mapping file');
  end;
  FMemory:=MapViewOfFile(FMappingHandle,FILE_MAP_READ,0,0,0);
  if FMemory=nil then begin
    raise FastFileStreamException.Create('Error when map view of file');
  end;
end;

最后，被做成镜像的数据就存放在FMemory中了，然后，覆盖TStream的Read()方法，当外部需要取得数据时，让它到FMemory中去取：
function TFastFileStream.Read(var Buffer;Count:LongInt):LongInt;
begin
  if (FPosition >= 0) and (Count >= 0) then
  begin
    Result := FSize - FPosition;
    if Result > 0 then
    begin
      if Result > Count then Result := Count;
      //Move(Pointer(Longint(FMemory) + FPosition)^, Buffer, Result);
      CopyMemory(Pointer(@Buffer),Pointer(LongInt(FMemory)+FPosition),Result);
      Inc(FPosition, Result);
      Exit;
    end;
  end;
  Result := 0;
end;
这段函数主要还是模仿TCustomMemoryStream中的同名方法来写的，但是有一点比较奇怪，当我使用Delphi自己的内存拷贝函数Move()时，程序总是会访问到非法地址，所以只好改为用API函数CopyMemory()了。

另外，需要实现的函数还有：
function TFastFileStream.GetSize():Int64;
begin
  result:=FSize;
end;

function TFastFileStream.Seek(const Offset: Int64; Origin: TSeekOrigin): Int64;
begin
  case Ord(Origin) of
    soFromBeginning: FPosition := Offset;
    soFromCurrent: Inc(FPosition, Offset);
    soFromEnd: FPosition := FSize + Offset;
  end;
  Result := FPosition;
end;
这样，一套完整的文件读取机制就有了。

由于复杂度的关系，我没有实现文件保存机制，感兴趣的朋友请自己实现吧。

接下去，需要解决的是如何将目前用到的两个Stream的复制操作进行优化，开始想到的办法是，建立一个新的Stream类，它在从别的Stream复制出数据时，不新开内存，而是将内部的内存指针指向源Stream内的数据块中的某一段，但是这样一来，这个Stream类只有在源Stream的生存期内才可用，关系变得似乎有些混乱了。

后来，忽然又想到另一个办法，其实对于外部类来说（即我用到的文件型数据库组件），它只是使用Read()，Seek()等方法来访问数据的，那么我只要用一些欺骗的方法，让内部类返回给外部的只是其内部数据中的某一段就可以了。
对于我的程序来说，在找到我要的数据的位置后，对其设置一个虚拟的数据范围，在以后的外部访问时，都返回该虚拟数据范围内的数据。这样一来，只需要在原TFastFileStream的基础上进行一定的改造就可以了。

procedure TFastFileStream.SetUseableMemory(const StartPos:Int64;const Size:Int64);
begin
  FUseableStartPos:=StartPos;
  FSize:=Size;
end;

function TFastFileStream.Read(var Buffer;Count:LongInt):LongInt;
begin
  ...
      CopyMemory(Pointer(@Buffer),Pointer(LongInt(FMemory)+FUseableStartPos+FPosition),Result);
  ...
end;

好了，到此为止改造就结束了，最后换上这个新写的FileStream类，一试，速度果然是惊人的快啊，原来打开一个近30MB的文件，使用两个Stream类，需要约40秒，改成新的TFastFileStream后，只需要一个类就搞定，时间在5秒以内，哈哈，果然爽阿！

如果需要这个类的完整代码，可以写信联系我：
tonyki[at]citiz.net

[ 本帖最后由 Moodsky 于 2007-2-8 10:06 编辑 ]