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Node.js 中流操作实践

发布时间:2023-09-06 02:17责任编辑:郭大石关键词:jsNode
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 onif (ev === ‘data‘) { ?// Start flowing on next tick if stream isn‘t explicitly paused ?if (this._readableState.flowing !== false) this.resume();}...// function flowwhile (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();

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:

?? 完整代码参考 Backend Boilerplate/egg
const awaitWriteStream = require(‘await-stream-ready‘).write;const sendToWormhole = require(‘stream-wormhole‘);...const stream = await ctx.getFileStream();const filename = ?md5(stream.filename) + path.extname(stream.filename).toLocaleLowerCase();//文件生成绝对路径const target = path.join(this.config.baseDir, ‘app/public/uploads‘, filename);//生成一个文件写入文件流const writeStream = fs.createWriteStream(target);try { ?//异步把文件流写入 ?await awaitWriteStream(stream.pipe(writeStream));} catch (err) { ?//如果出现错误,关闭管道 ?await sendToWormhole(stream); ?throw err;}...

参照分布式系统导论,可知在典型的流处理场景中,我们不可以避免地要处理所谓的背压(Backpressure)问题。无论是 Writable Stream 还是 Readable Stream,实际上都是将数据存储在内部的 Buffer 中,可以通过 writable.writableBuffer 或者 readable.readableBuffer 来读取。当要处理的数据存储超过了 highWaterMark 或者当前写入流处于繁忙状态时,write 函数都会返回 falsepipe 函数即会自动地帮我们启用背压机制:

当 Node.js 的流机制监测到 write 函数返回了 false,背压系统会自动介入;其会暂停当前 Readable Stream 的数据传递操作,直到消费者准备完毕。

+===============+| ??Your_Data ??|+=======+=======+ ???????|+-------v-----------+ ?????????+-------------------+ ????????+=================+| ?Readable Stream ?| ?????????| ?Writable Stream ?+---------> ?.write(chunk) ?|+-------+-----------+ ?????????+---------^---------+ ????????+=======+=========+ ???????| ???????????????????????????????| ??????????????????????????| ???????| ????+======================+ ??| ???????+------------------v---------+ ???????+-----> ?.pipe(destination) ?>---+ ???????| ???Is this chunk too big? ?| ?????????????+==^=======^========^==+ ???????????| ???Is the queue busy? ?????| ????????????????^ ??????^ ???????^ ??????????????+----------+-------------+---+ ????????????????| ??????| ???????| ?????????????????????????| ????????????| ????????????????| ??????| ???????| ?> if (!chunk) ??????????| ????????????| ????????????????^ ??????| ???????| ?????emit .end(); ???????| ????????????| ????????????????^ ??????^ ???????| ?> else ?????????????????| ????????????| ????????????????| ??????^ ???????| ?????emit .write(); ?+---v---+ ????+---v---+ ????????????????| ??????| ???????^----^-----------------< ?No ??| ????| ?Yes ?| ????????????????^ ??????| ??????????????????????????????+-------+ ????+---v---+ ????????????????^ ??????| ????????????????????????????????????????????????| ????????????????| ??????^ ??emit .pause(); ???????+=================+ ????| ????????????????| ??????^---^---------------------+ ?return false; ?<-----+---+ ????????????????| ????????????????????????????????+=================+ ????????| ????????????????| ????????????????????????????????????????????????????????????| ????????????????^ ??when queue is empty ??+============+ ?????????????????????| ????????????????^---^-----------------^---< ?Buffering | ?????????????????????| ????????????????????| ????????????????????|============| ?????????????????????| ????????????????????+> emit .drain(); ????| ?<Buffer> ?| ?????????????????????| ????????????????????+> emit .resume(); ???+------------+ ?????????????????????| ??????????????????????????????????????????| ?<Buffer> ?| ?????????????????????| ??????????????????????????????????????????+------------+ ?add chunk to queue ?| ??????????????????????????????????????????| ???????????<--^-------------------< ??????????????????????????????????????????+============+

Duplex Stream

Duplex Stream 可以看做读写流的聚合体,其包含了相互独立、拥有独立内部缓存的两个读写流, 读取与写入操作也可以异步进行:

 ????????????????????????????Duplex Stream ?????????????????????????------------------| ???????????????????Read ?<----- ??????????????External Source ???????????You ??????????------------------| ???????????????????Write -----> ??????????????External Sink ?????????????????????????------------------|

我们可以使用 Duplex 模拟简单的套接字操作:

const { Duplex } = require(‘stream‘);class Duplexer extends Duplex { ?constructor(props) { ???super(props); ???this.data = []; ?} ?_read(size) { ???const chunk = this.data.shift(); ???if (chunk == ‘stop‘) { ?????this.push(null); ???} else { ?????if (chunk) { ???????this.push(chunk); ?????} ???} ?} ?_write(chunk, encoding, cb) { ???this.data.push(chunk); ???cb(); ?}}const d = new Duplexer({ allowHalfOpen: true });d.on(‘data‘, function(chunk) { ?console.log(‘read: ‘, chunk.toString());});d.on(‘readable‘, function() { ?console.log(‘readable‘);});d.on(‘end‘, function() { ?console.log(‘Message Complete‘);});d.write(‘....‘);

在开发中我们也经常需要直接将某个可读流输出到可写流中,此时也可以在其中引入 PassThrough,以方便进行额外地监听:

const { PassThrough } = require(‘stream‘);const fs = require(‘fs‘);const duplexStream = new PassThrough();// can be piped from reaable streamfs.createReadStream(‘tmp.md‘).pipe(duplexStream);// can pipe to writable streamduplexStream.pipe(process.stdout);// 监听数据,这里直接输出的是 Buffer<Buffer 60 60 ?... >duplexStream.on(‘data‘, console.log);

Transform Stream

Transform Stream 则是实现了 _transform 方法的 Duplex Stream,其在兼具读写功能的同时,还可以对流进行转换:

 ????????????????????????????????Transform Stream ??????????????????????????--------------|-------------- ???????????You ????Write ?----> ??????????????????----> ?Read ?You ??????????????????????????--------------|--------------

这里我们实现简单的 Base64 编码器:

const util = require(‘util‘);const Transform = require(‘stream‘).Transform;function Base64Encoder(options) { ?Transform.call(this, options);}util.inherits(Base64Encoder, Transform);Base64Encoder.prototype._transform = function(data, encoding, callback) { ?callback(null, data.toString(‘base64‘));};process.stdin.pipe(new Base64Encoder()).pipe(process.stdout);

原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000016328755

Node.js 中流操作实践

原文地址:https://www.cnblogs.com/lalalagq/p/9749680.html

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