Node.js中Streams的示例分析

這篇文章主要介紹了Node.js中Streams的示例分析，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

什么是流（steams）

流（stream）是 Node.js 中處理流式數(shù)據(jù)的抽象接口。

Streams 不是 Node.js 獨(dú)有的概念。它們是幾十年前在 Unix 操作系統(tǒng)中引入的。

它們能夠以一種有效的方式來(lái)處理文件的讀、寫(xiě)，網(wǎng)絡(luò)通信或任何類(lèi)型的端到端信息交換。
例如，當(dāng)你編寫(xiě)了一段程序用來(lái)讀取文件時(shí)，傳統(tǒng)的方法是將文件從頭到尾讀入內(nèi)存，然后再進(jìn)行處理。而使用流的話，你就可以逐塊讀取它，處理其內(nèi)容而不將其全部保存在內(nèi)存中。
以如下代碼為例

const fs = require('fs');
const rs = fs.createReadStream('test.md');
let data = '';
rs.on("data", function (chunk) {
data += chunk;
});
rs.on("end", function() {
console.log(data);
});

利用 createReadStream 創(chuàng)建一個(gè)讀取數(shù)據(jù)的流，來(lái)讀取 test.md 文件的內(nèi)容，此時(shí)監(jiān)聽(tīng) data 事件，它是在當(dāng)流將數(shù)據(jù)塊傳送給消費(fèi)者后觸發(fā)。并在對(duì)應(yīng)的 eventHandler 中，拼接 chunk。在 end 事件中，打印到終端上。
之前說(shuō)流，可以逐塊讀取文件內(nèi)容，那么這個(gè)塊，也就是 chunk 是什么？
一般情況下是 Buffer，修改 data 事件的 eventHandler 來(lái)驗(yàn)證下

rs.on("data", function (chunk) {
console.log("chunk", Buffer.isBuffer(chunk)) // log true
data += chunk;
});

流的工作方式可以具體的表述為，在內(nèi)存中準(zhǔn)備一段 Buffer，然后在 fs.read() 讀取時(shí)逐步從磁盤(pán)中將字節(jié)復(fù)制到 Buffer 中。

為什么要使用 Stream

利用 Stream 來(lái)處理數(shù)據(jù)，主要是因?yàn)樗膬蓚€(gè)優(yōu)點(diǎn)：

內(nèi)存效率：在夠處理數(shù)據(jù)之前，不需要占用大量?jī)?nèi)存；

時(shí)間效率：處理數(shù)據(jù)花費(fèi)的時(shí)間更少，因?yàn)榱魇侵饓K來(lái)處理數(shù)據(jù)，而不是等到整個(gè)數(shù)據(jù)有效負(fù)載才啟動(dòng)。

首先內(nèi)存效率，與 fs.readFile 這種會(huì)緩沖整個(gè)文件相比，流式傳輸充分地利用 Buffer （超過(guò) 8kb）不受 V8 內(nèi)存控制的特點(diǎn)，利用堆外內(nèi)存完成高效地傳輸。相關(guān)驗(yàn)證可以參考這篇博文，地址。
時(shí)間效率，與 fs.FileSync 相比，有些優(yōu)勢(shì)，但是與異步的 fs.readFile 相比，優(yōu)勢(shì)不大。

Node.js 中 Stream 的使用

首先用一張圖來(lái)了解下 Node.js 中有哪些內(nèi)置的 Stream 接口

圖中提供了一些 Node.js 原生的流的示例，有些是可讀、寫(xiě)的流。 也有一些是可讀寫(xiě)的流，如 TCP sockets、zlib 以及 crypto。

特別注意： 流的讀、寫(xiě)與環(huán)境是密切相關(guān)的。例如 HTTP 響應(yīng)在客戶(hù)端上的可讀流，但它是服務(wù)器上的可寫(xiě)流。同時(shí)還需要注意，stdio streams（stdin，stdout，stderr） 在子進(jìn)程上是相反的流。

使用一個(gè)例子來(lái)展示流的使用

首先利用如下腳本創(chuàng)建一個(gè)比較大的文件（大概 430 MB）

const fs = require('fs');
const file = fs.createWriteStream('test.md');
for(let i=0; i<= 1e6; i++) {
file.write('hello world.\n');
}
file.end();

在當(dāng)前目錄下，啟動(dòng) http 服務(wù)

const http = require('http')
const fs = require('fs')
const server = http.createServer(function (req, res) {
fs.readFile(__dirname + '/test.md', (err, data) => {
res.end(data)
})
})
server.listen(3000)

得到的結(jié)果，如圖

const http = require('http')
const fs = require('fs')
const server = http.createServer((req, res) => {
const stream = fs.createReadStream(__dirname + '/test.md')
stream.pipe(res)
})
server.listen(3000)

時(shí)間減少了 2s 多。這可以解釋為，在讀取文件內(nèi)容，并且不需要改變內(nèi)容的場(chǎng)景下，流能夠完成只讀取 buffer，然后直接傳輸，不做額外的轉(zhuǎn)換，避免損耗，提高性能。
上述代碼中，應(yīng)用了 stream.pipe(...) 。它主要是對(duì)流進(jìn)行鏈?zhǔn)降毓艿啦僮?，例?br/>

src.pipe(dest1).pipe(dest2)

這樣數(shù)據(jù)流會(huì)被自動(dòng)管理。

如果可讀流發(fā)生錯(cuò)誤，目標(biāo)可寫(xiě)流不會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，需要手動(dòng)關(guān)閉所有流以避免內(nèi)存泄漏。

通常，當(dāng)你使用 pipe 方法時(shí)，就不需要使用事件，但如果場(chǎng)景需要以更靈活、自定義的方式使用流，那么就要考慮事件。

Stream events

在上述例子中，我們使用了可讀流的 data 、end 事件來(lái)控制文件的讀取，它本質(zhì)上與 pipe 方法相同，例如

# readable.pipe(writable)
readable.on('data', (chunk) => {
writable.write(chunk);
});
readable.on('end', () => {
writable.end();
});

只不過(guò)，使用 event 會(huì)更加靈活，可控。

圖中簡(jiǎn)單羅列了可讀流、可寫(xiě)流的相關(guān)事件、方法，其中最重要的是

可讀流：

• data 事件：每當(dāng)流將一大塊數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，就會(huì)觸發(fā)；

• end 事件：當(dāng)沒(méi)有更多數(shù)據(jù)要從流發(fā)出時(shí)，就會(huì)觸發(fā)。

可寫(xiě)流：

• drain 事件：當(dāng)可以繼續(xù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)到流時(shí)會(huì)觸發(fā)事件；

• finish 事件：處理完全部數(shù)據(jù)塊之后觸發(fā)。

流的不同類(lèi)型

除了上面涉及到的可讀、寫(xiě)流之后，還有 Duplex、Transform 兩類(lèi)：

• Readable ：可以接收數(shù)據(jù)，但不能向其發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)你將數(shù)據(jù)推送到可讀流中時(shí)，它會(huì)被緩沖，直到消費(fèi)者開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)；

• writable ：可以發(fā)送數(shù)據(jù)，但不能從中接收；

• Duplex ：即可讀也可寫(xiě)；

• Tranform ：與 Duplex 一樣是可寫(xiě)又可讀的，但它的輸出與輸入是相關(guān)聯(lián)的。

如何創(chuàng)建一個(gè)可讀流

這里只做簡(jiǎn)單介紹，具體見(jiàn) stream module。

const Stream = require('stream')
const readableStream = new Stream.Readable()
readableStream._read = (size) => {
console.log('read', size)
}

利用 Stream 模塊初始化一個(gè)可讀流，然后向其中發(fā)送數(shù)據(jù)

readableStream.push('hi!')
readableStream.push('ho!')

如何創(chuàng)建一個(gè)可寫(xiě)流

為了創(chuàng)建可寫(xiě)流，需要擴(kuò)展了基本的 Writable 對(duì)象，并實(shí)現(xiàn)了它的 _write 方法。

const Stream = require('stream')
const writableStream = new Stream.Writable()

實(shí)現(xiàn) _write 方法：

writableStream._write = (chunk, encoding, next) => {
console.log(chunk.toString())
next()
}

結(jié)合上述例子實(shí)現(xiàn)

利用 readableStream 讀入數(shù)據(jù)，并輸出到 writableStream

const Stream = require('stream')
const readableStream = new Stream.Readable()
readableStream._read = (size) => {
console.log('read', size)
}
const writableStream = new Stream.Writable()
writableStream._write = (chunk, encoding, next) => {
console.log('write', chunk.toString())
next()
}
readableStream.pipe(writableStream)
readableStream.push('hi!')
readableStream.push('ho!')
/* 
log:
read 16384
write hi!
write ho!
*/

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