C#加密场景下MemoryStream与CryptoStream的使用疑问

我常看到如下AES加密代码（key和plain为字节数组）：

byte[] cipher;
using (Aes algo= Aes.Create())
{
    algo.Mode = CipherMode.ECB;
    algo.Key = key;
    algo.KeySize = key.Length * 8;
    algo.Padding = PaddingMode.None;

    // Create an encryptor to perform the stream transform.
    ICryptoTransform encryptor = algo.CreateEncryptor(algo.Key, null);

    // Create the streams used for encryption.
    using (MemoryStream msEncrypt = new MemoryStream())
    {
        using (CryptoStream csEncrypt = new CryptoStream(msEncrypt, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
        {
            // Sometimes another using StreamWriter/StreamReader if supplying 
            // string instead of byte[]
            csEncrypt.Write(plain);
            csEncrypt.FlushFinalBlock();
        }

        cipher = msEncrypt.ToArray();
    }
}

我疑惑为何要使用MemoryStream和CryptoStream，而非如下实现：

byte[] cipher;
using (Aes algo= Aes.Create())
{
    algo.Mode = CipherMode.ECB;
    algo.Key = Key;
    algo.KeySize = key.Length * 8;
    algo.Padding = PaddingMode.None;

    // Create an encryptor to perform the stream transform.
    ICryptoTransform encryptor = algo.CreateEncryptor(key, null);
    cipher = encryptor.TransformFinalBlock(plain, 0, plain.Length);
}

我猜测TransformFinalBlock内部可能使用MemoryStream和CryptoStream，因此更高效；或者CryptoStream内部调用TransformFinalBlock，导致更低效。我尝试计时测试，但即使运行100000次，Stopwatch结果仍波动极大。

注：这只是简单示例，无需讨论ECB模式的弊端。

微软官网C#示例采用MemoryStream+CryptoStream方式，因此我有两个问题：

1. 这种方式是否更高效？
2. 仅仅是为了演示CryptoStream的用法？

1. 关于效率 #

TransformFinalBlock的实现更高效。原因如下：

• CryptoStream + MemoryStream的组合会产生额外的对象创建开销（两个流实例），还会涉及多次内存拷贝（写入流、最终调用ToArray()提取数据）；而TransformFinalBlock直接在输入字节数组上完成转换，输出结果数组，中间没有多余的流包装开销。
• 你测试时结果波动大，是因为这类加密操作本身耗时极短，系统线程调度、GC临时回收等外部因素会对计时结果产生显著影响。如果要做更准确的性能测试，建议：
  • 先跑几轮预热JIT，不计入最终时间
  • 使用更大的明文数据（比如几MB级）
  • 多次测试取平均值

实际上，CryptoStream内部就是通过调用TransformBlock和TransformFinalBlock来处理数据的，它本质是一个流包装器，额外开销是必然存在的。

2. 微软示例用流的原因 #

主要是为了演示CryptoStream的通用用法。现实开发中的加密场景不全是处理现成的字节数组：

• 可能是来自文件流、网络流的大块数据，无法一次性加载到内存
• 可能需要边读取边加密，避免占用过多内存
• 示例需要展示加密操作如何与.NET的流体系结合，这是更通用的编程模式，能覆盖更多实际需求

直接用TransformFinalBlock虽然简洁，但只适用于一次性处理全部数据的场景，而流的方式是通用解决方案，适用性更广。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者cup