在协议实现中，常常需要用到Byte数组和Stream数据流，为了减少内存拷贝及GC回收，封装了数据包Packet类。Packet设计于2016年，最低支持.NET2.0/.NET4.0。.NETCore 2.1已经支持Span，正是Packet努力的目标，同时也表明Packet的设计方向正确无误！
Nuget包：NewLife.Core
源码地址：https://github.com/NewLifeX/X/tree/master/NewLife.Core/Data
核心原理
数据包Packet本质上就是对字节数组的一个包装，存储着这个字节数组的起始位置和有效长度，在切分新数据包时，实际上就是再次引用这个字节数据，改变起始位置和有效长度。理念上跟Span是一致的。
在现代计算机程序设计中，内存拷贝的损耗相当大，即使部分指令集支持SIMD，也仍然有不小的开销。
从以下字段属性能够看出其结构：
/// <summary>数据</summary> public Byte[] Data { get; private set; } /// <summary>偏移</summary> public Int32 Offset { get; private set; } /// <summary>长度</summary> public Int32 Count { get; private set; } /// <summary>下一个链式包</summary> public Packet Next { get; set; } /// <summary>总长度</summary> public Int32 Total => Count + (Next != null ? Next.Total : 0);
Data 是数据数组，Offset 是起始位置，Count 是有效长度，该数据包表示的是Data中，从Offset开始共Count个字节的范围。
通过构造函数有多种形式得到数据包实例
/// <summary>根据数据区实例化</summary> /// <param name="data"></param> /// <param name="offset"></param> /// <param name="count"></param> public Packet(Byte[] data, Int32 offset = 0, Int32 count = -1) => Set(data, offset, count); /// <summary>根据数组段实例化</summary> /// <param name="seg"></param> public Packet(ArraySegment<Byte> seg) => Set(seg.Array, seg.Offset, seg.Count); /// <summary>从可扩展内存流实例化，尝试窃取内存流内部的字节数组，失败后拷贝</summary> /// <remarks>因数据包内数组窃取自内存流，需要特别小心，避免多线程共用</remarks> /// <param name="stream"></param> public Packet(Stream stream) { if (stream is MemoryStream ms) { try { #if NET46 || __CORE__ // 尝试抠了内部存储区，下面代码需要.Net 4.6支持 if (ms.TryGetBuffer(out var seg)) Set(seg.Array, seg.Offset, seg.Count); else #endif Set(ms.GetBuffer(), (Int32)ms.Position, (Int32)(ms.Length - ms.Position)); return; } catch (UnauthorizedAccessException) { } } Set(stream.ToArray()); }
最常用的是 data+offset+count，其次是 stream 构造。
获取设置
Packet提供了Set方法，用于更改内部数据区和偏移长度等。
/// <summary>设置新的数据区</summary> /// <param name="data">数据区</param> /// <param name="offset">偏移</param> /// <param name="count">字节个数</param> public virtual void Set(Byte[] data, Int32 offset = 0, Int32 count = -1);
Packet也支持按照索引去读写各个位置的字节数据，数据包的第n个位置，实际上就是Data的Offset+n位置。
/// <summary>获取/设置 指定位置的字节</summary> /// <param name="index"></param> /// <returns></returns> public Byte this[Int32 index];
读取数据
Packet可以转为字节数组，ToArray用于把整个数据包变成一个字节数组，ReadBytes用于读取数据包某一段数据。
/// <summary>返回字节数组。如果是完整数组直接返回，否则截取</summary> /// <remarks>不一定是全新数据，如果需要全新数据请克隆</remarks> /// <returns></returns> public virtual Byte[] ToArray(); /// <summary>从封包中读取指定数据</summary> /// <param name="offset"></param> /// <param name="count"></param> /// <returns></returns> public Byte[] ReadBytes(Int32 offset = 0, Int32 count = -1);
Packet也可以转为数据片段ArraySegment，或者数据片段集合，在网络发送时有用，避免拷贝。
/// <summary>返回数据段</summary> /// <returns></returns> public ArraySegment<Byte> ToSegment(); /// <summary>返回数据段集合</summary> /// <returns></returns> public IList<ArraySegment<Byte>> ToSegments();
Packet支持转为数据流，常用于序列化。
/// <summary>获取封包的数据流形式</summary> /// <returns></returns> public virtual MemoryStream GetStream(); /// <summary>把封包写入到数据流</summary> /// <param name="stream"></param> public void CopyTo(Stream stream); /// <summary>异步复制到目标数据流</summary> /// <param name="stream"></param> /// <returns></returns> public async Task CopyToAsync(Stream stream);
Packet还可以按照字符串编码输出为字符串，或者以十六进制编码输出字符串
/// <summary>以字符串表示</summary> /// <param name="encoding">字符串编码，默认URF-8</param> /// <param name="offset"></param> /// <param name="count"></param> /// <returns></returns> public String ToStr(Encoding encoding = null, Int32 offset = 0, Int32 count = -1); /// <summary>以十六进制编码表示</summary> /// <param name="maxLength">最大显示多少个字节。默认-1显示全部</param> /// <param name="separate">分隔符</param> /// <param name="groupSize">分组大小，为0时对每个字节应用分隔符，否则对每个分组使用</param> /// <returns></returns> public String ToHex(Int32 maxLength = 32, String separate = null, Int32 groupSize = 0);
写入数据
Packet支持向内部某个位置写入一段数据
/// <summary>把封包写入到目标数组</summary> /// <param name="buffer"></param> /// <param name="offset"></param> /// <param name="count"></param> public void WriteTo(Byte[] buffer, Int32 offset = 0, Int32 count = -1);
总结
使用数据包Packet需要特别注意的是，各个Packet引用同一个Data，其中一个修改数据，将会影响到其它Packet对象。
Packet已经成为NewLife开源项目体系里面的二进制数据标准，包括Redis和RPC框架等多个地方都有优待处理。