Node.js 中流操作实践

本文节选自 Node.js CheatSheet | Node.js 语法基础、框架使用与实践技巧，也可以阅读 JavaScript CheatSheet 或者 现代 Web 开发基础与工程实践 了解更多 JavaScript/Node.js 的实际应用。

Stream 是 Node.js 中的基础概念，类似于 EventEmitter，专注于 IO 管道中事件驱动的数据处理方式；类比于数组或者映射，Stream 也是数据的集合，只不过其代表了不一定正在内存中的数据。。Node.js 的 Stream 分为以下类型：

• Readable Stream: 可读流，数据的产生者，譬如 process.stdin
• Writable Stream: 可写流，数据的消费者，譬如 process.stdout 或者 process.stderr
• Duplex Stream: 双向流，即可读也可写
• Transform Stream: 转化流，数据的转化者

Stream 本身提供了一套接口规范，很多 Node.js 中的内建模块都遵循了该规范，譬如著名的 fs 模块，即是使用 Stream 接口来进行文件读写；同样的，每个 HTTP 请求是可读流，而 HTTP 响应则是可写流。

Readable Stream

const stream = require('stream');
const fs = require('fs');

const readableStream = fs.createReadStream(process.argv[2], {
  encoding: 'utf8'
});

// 手动设置流数据编码
// readableStream.setEncoding('utf8');

let wordCount = 0;

readableStream.on('data', function(data) {
  wordCount += data.split(/\s{1,}/).length;
});

readableStream.on('end', function() {
  // Don't count the end of the file.
  console.log('%d %s', --wordCount, process.argv[2]);
});

当我们创建某个可读流时，其还并未开始进行数据流动；添加了 data 的事件监听器，它才会变成流动态的。在这之后，它就会读取一小块数据，然后传到我们的回调函数里面。 data 事件的触发频次同样是由实现者决定，譬如在进行文件读取时，可能每行都会触发一次；而在 HTTP 请求处理时，可能数 KB 的数据才会触发一次。可以参考 nodejs/readable-stream/_stream_readable 中的相关实现，发现 on 函数会触发 resume 方法，该方法又会调用 flow 函数进行流读取：

// function on
if (ev === 'data') {
  // Start flowing on next tick if stream isn't explicitly paused
  if (this._readableState.flowing !== false) this.resume();
}
...
// function flow
while (state.flowing && stream.read() !== null) {}

我们还可以监听 readable 事件，然后手动地进行数据读取：

let data = '';
let chunk;
readableStream.on('readable', function() {
  while ((chunk = readableStream.read()) != null) {
    data += chunk;
  }
});
readableStream.on('end', function() {
  console.log(data);
});

Readable Stream 还包括如下常用的方法：

• Readable.pause(): 这个方法会暂停流的流动。换句话说就是它不会再触发 data 事件。
• Readable.resume(): 这个方法和上面的相反，会让暂停流恢复流动。
• Readable.unpipe(): 这个方法会把目的地移除。如果有参数传入，它会让可读流停止流向某个特定的目的地，否则，它会移除所有目的地。

在日常开发中，我们可以用 stream-wormhole 来模拟消耗可读流：

sendToWormhole(readStream, true);

Writable Stream

readableStream.on('data', function(chunk) {
  writableStream.write(chunk);
});

writableStream.end();

当 end() 被调用时，所有数据会被写入，然后流会触发一个 finish 事件。注意在调用 end() 之后，你就不能再往可写流中写入数据了。

const { Writable } = require('stream');

const outStream = new Writable({
  write(chunk, encoding, callback) {
    console.log(chunk.toString());
    callback();
  }
});

process.stdin.pipe(outStream);

Writable Stream 中同样包含一些与 Readable Stream 相关的重要事件：

• error: 在写入或链接发生错误时触发
• pipe: 当可读流链接到可写流时，这个事件会触发
• unpipe: 在可读流调用 unpipe 时会触发

Pipe | 管道

const fs = require('fs');

const inputFile = fs.createReadStream('REALLY_BIG_FILE.x');
const outputFile = fs.createWriteStream('REALLY_BIG_FILE_DEST.x');

// 当建立管道时，才发生了流的流动
inputFile.pipe(outputFile);

多个管道顺序调用，即是构建了链接(Chaining):

const fs = require('fs');
const zlib = require('zlib');
fs.createReadStream('input.txt.gz')
  .pipe(zlib.createGunzip())
  .pipe(fs.createWriteStream('output.txt'));

管道也常用于 Web 服务器中的文件处理，以 Egg.js 中的应用为例，我们可以从 Context 中获取到文件流并将其传入到可写文件流中：