node中的stream有哪些類型

本篇內(nèi)容介紹了“node中的stream有哪些類型”的有關(guān)知識，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

node stream有4種類型：1、Readable（可讀流）。需要實(shí)現(xiàn)“_read”方法來返回內(nèi)容；2、Writable（可寫流），需要實(shí)現(xiàn)“_write”方法來接受內(nèi)容；3、Duplex（可讀可寫流），需要實(shí)現(xiàn)“_read”和“_write”方法來接受和返回內(nèi)容；4、Transform（轉(zhuǎn)換流），需要實(shí)現(xiàn)“_transform”方法來把接受的內(nèi)容轉(zhuǎn)換之后返回內(nèi)容。

本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、nodejs16版，DELL G3電腦。

流（Stream）在 Nodejs 中是個十分基礎(chǔ)的概念，很多基礎(chǔ)模塊都是基于流實(shí)現(xiàn)的，扮演著十分重要的角色。同時流也是是一個十分難以理解的概念，這主要是相關(guān)的文檔比較缺少，對于 NodeJs 初學(xué)者來說，理解流往往需要花很多時間理解，才能真正掌握這個概念，所幸的是，對于大部分 NodeJs 使用者來說，僅僅是用來開發(fā) Web 應(yīng)用，對流的不充分認(rèn)識并不影響使用。但是，理解流能夠?qū)?NodeJs 中的其他模塊有更好的理解，同時在某些情況下，使用流來處理數(shù)據(jù)會有更好的效果。

Stream

Stream 是在 Node.js 中處理流數(shù)據(jù)的抽象接口。Stream 并不是一個實(shí)際的接口，而是對所有流的一種統(tǒng)稱。實(shí)際的接口有 ReadableStream、 WritableStream、ReadWriteStream 這幾個。

interface ReadableStream extends EventEmitter {
    readable: boolean;
    read(size?: number): string | Buffer;
    setEncoding(encoding: BufferEncoding): this;
    pause(): this;
    resume(): this;
    isPaused(): boolean;
    pipe<T extends WritableStream>(destination: T, options?: { end?: boolean | undefined; }): T;
    unpipe(destination?: WritableStream): this;
    unshift(chunk: string | Uint8Array, encoding?: BufferEncoding): void;
    wrap(oldStream: ReadableStream): this;
    [Symbol.asyncIterator](): AsyncIterableIterator<string | Buffer>;
}

interface WritableStream extends EventEmitter {
    writable: boolean;
    write(buffer: Uint8Array | string, cb?: (err?: Error | null) => void): boolean;
    write(str: string, encoding?: BufferEncoding, cb?: (err?: Error | null) => void): boolean;
    end(cb?: () => void): this;
    end(data: string | Uint8Array, cb?: () => void): this;
    end(str: string, encoding?: BufferEncoding, cb?: () => void): this;
}

interface ReadWriteStream extends ReadableStream, WritableStream { }

可以看出 ReadableStream 和 WritableStream 都是繼承 EventEmitter 類的接口（ts中接口是可以繼承類的，因?yàn)樗麄冎皇窃谶M(jìn)行類型的合并）。

上面這些接口對應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類分別是 Readable、Writable 和 Duplex

NodeJs中的流有4種：

• Readable 可讀流（實(shí)現(xiàn)ReadableStream）

• Writable 可寫流（實(shí)現(xiàn)WritableStream）

• Duplex 可讀可寫流（繼承Readable后實(shí)現(xiàn)WritableStream）

• Transform 轉(zhuǎn)換流（繼承Duplex）

它們都有要實(shí)現(xiàn)的方法：

• Readable 需要實(shí)現(xiàn) _read 方法來返回內(nèi)容

• Writable 需要實(shí)現(xiàn) _write 方法來接受內(nèi)容

• Duplex 需要實(shí)現(xiàn) _read 和 _write 方法來接受和返回內(nèi)容

• Transform 需要實(shí)現(xiàn) _transform 方法來把接受的內(nèi)容轉(zhuǎn)換之后返回

Readable

可讀流（Readable）是流的一種類型，他有兩種模式三種狀態(tài)

兩種讀取模式：

• 流動模式：數(shù)據(jù)會從底層系統(tǒng)讀取寫入到緩沖區(qū)，當(dāng)緩沖區(qū)被寫滿后自動通過 EventEmitter 盡快的將數(shù)據(jù)傳遞給所注冊的事件處理程序中

• 暫停模式：在這種模式下將不會主動觸發(fā) EventEmitter 傳輸數(shù)據(jù)，必須顯示的調(diào)用 Readable.read() 方法來從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，read 會觸發(fā)響應(yīng)到 EventEmitter 事件。

三種狀態(tài)：

• readableFlowing === null（初始狀態(tài)）

• readableFlowing === false（暫停模式）

• readableFlowing === true（流動模式）

初始時流的 readable.readableFlowing 為 null

添加data事件后變?yōu)?true 。調(diào)用 pause()、unpipe()、或接收到背壓或者添加 readable 事件，則 readableFlowing 會被設(shè)為 false ，在這個狀態(tài)下，為 data 事件綁定監(jiān)聽器不會使 readableFlowing 切換到 true。

調(diào)用 resume() 可以讓可讀流的 readableFlowing 切換到 true

移除所有的 readable 事件是使 readableFlowing 變?yōu)?null 的唯一方法。

const fs = require('fs');

const readStreams = fs.createReadStream('./EventEmitter.js', {
    highWaterMark: 100// 緩存池浮標(biāo)值
})

readStreams.on('readable', () => {
    console.log('緩沖區(qū)滿了')
    readStreams.read()// 消費(fèi)緩存池的所有數(shù)據(jù)，返回結(jié)果并且觸發(fā)data事件
})


readStreams.on('data', (data) => {
    console.log('data')
})

https://github1s.com/nodejs/node/blob/v16.14.0/lib/internal/streams/readable.js#L527

當(dāng) size 為 0 會觸發(fā) readable 事件。

當(dāng)緩存池中的數(shù)據(jù)長度達(dá)到浮標(biāo)值 highWaterMark 后，就不會在主動請求生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而是等待數(shù)據(jù)被消費(fèi)后在生產(chǎn)數(shù)據(jù)

暫停狀態(tài)的流如果不調(diào)用 read 來消費(fèi)數(shù)據(jù)時，后續(xù)也不會在觸發(fā) data 和 readable，當(dāng)調(diào)用 read 消費(fèi)時會先判斷本次消費(fèi)后剩余的數(shù)據(jù)長度是否低于 浮標(biāo)值，如果低于 浮標(biāo)值 就會在消費(fèi)前請求生產(chǎn)數(shù)據(jù)。這樣在 read 后的邏輯執(zhí)行完成后新的數(shù)據(jù)大概率也已經(jīng)生產(chǎn)完成，然后再次觸發(fā) readable，這種提前生產(chǎn)下一次消費(fèi)的數(shù)據(jù)存放在緩存池的機(jī)制也是緩存流為什么快的原因

流動狀態(tài)下的流有兩種情況

• 生產(chǎn)速度慢于消費(fèi)速度時：這種情況下每一個生產(chǎn)數(shù)據(jù)后一般緩存池中都不會有剩余數(shù)據(jù)，直接將本次生產(chǎn)的數(shù)據(jù)傳遞給 data 事件即可（因?yàn)闆]有進(jìn)入緩存池，所以也不用調(diào)用 read 來消費(fèi)），然后立即開始生產(chǎn)新數(shù)據(jù)，待上一次數(shù)據(jù)消費(fèi)完后新數(shù)據(jù)才生產(chǎn)好，再次觸發(fā) data ，一只到流結(jié)束。

• 生產(chǎn)速度快于消費(fèi)速度時：此時每一次生產(chǎn)完數(shù)據(jù)后一般緩存池都還存在未消費(fèi)的數(shù)據(jù)，這種情況一般會在消費(fèi)數(shù)據(jù)時開始生產(chǎn)下一次消費(fèi)的數(shù)據(jù)，待舊數(shù)據(jù)消費(fèi)完后新數(shù)據(jù)已經(jīng)生產(chǎn)完并且放入緩存池

他們的區(qū)別僅僅在于數(shù)據(jù)生產(chǎn)后緩存池是否還存在數(shù)據(jù)，如果存在數(shù)據(jù)則將生產(chǎn)的數(shù)據(jù) push 到緩存池等待消費(fèi)，如果不存在則直接將數(shù)據(jù)交給 data 而不加入緩存池。

值得注意的是當(dāng)一個緩存池中存在數(shù)據(jù)的流從暫停模式進(jìn)入的流動模式時，會先循環(huán)調(diào)用 read 來消費(fèi)數(shù)據(jù)只到返回 null

暫停模式

暫停模式下，一個可讀流讀創(chuàng)建時，模式是暫停模式，創(chuàng)建后會自動調(diào)用 _read 方法，把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源 push 到緩沖池中，直到緩沖池中的數(shù)據(jù)達(dá)到了浮標(biāo)值。每當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)浮標(biāo)值時，可讀流會觸發(fā)一個 " readable " 事件，告訴消費(fèi)者有數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好了，可以繼續(xù)消費(fèi)。

一般來說， 'readable' 事件表明流有新的動態(tài)：要么有新的數(shù)據(jù)，要么到達(dá)流的盡頭。所以，數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)被讀完前，也會觸發(fā)一次 'readable' 事件；

消費(fèi)者 " readable " 事件的處理函數(shù)中，通過 stream.read(size) 主動消費(fèi)緩沖池中的數(shù)據(jù)。

const { Readable } = require('stream')

let count = 1000
const myReadable = new Readable({
    highWaterMark: 300,
    // 參數(shù)的 read 方法會作為流的 _read 方法，用于獲取源數(shù)據(jù)
    read(size) {
        // 假設(shè)我們的源數(shù)據(jù)上 1000 個1
        let chunk = null
        // 讀取數(shù)據(jù)的過程一般是異步的，例如IO操作
        setTimeout(() => {
            if (count > 0) {
                let chunkLength = Math.min(count, size)
                chunk = '1'.repeat(chunkLength)
                count -= chunkLength
            }
            this.push(chunk)
        }, 500)
    }
})
// 每一次成功 push 數(shù)據(jù)到緩存池后都會觸發(fā) readable
myReadable.on('readable', () => {
    const chunk = myReadable.read()//消費(fèi)當(dāng)前緩存池中所有數(shù)據(jù)
    console.log(chunk.toString())
})

值得注意的是， 如果 read(size) 的 size 大于浮標(biāo)值，會重新計算新的浮標(biāo)值，新浮標(biāo)值是size的下一個二次冪（size <= 2^n，n取最小值）

//  hwm 不會大于 1GB.
const MAX_HWM = 0x40000000;
function computeNewHighWaterMark(n) {
  if (n >= MAX_HWM) {
    // 1GB限制
    n = MAX_HWM;
  } else {
    //取下一個2最高冪，以防止過度增加hwm
    n--;
    n |= n >>> 1;
    n |= n >>> 2;
    n |= n >>> 4;
    n |= n >>> 8;
    n |= n >>> 16;
    n++;
  }
  return n;
}

流動模式

所有可讀流開始的時候都是暫停模式，可以通過以下方法可以切換至流動模式：

• 添加 " data " 事件句柄；

• 調(diào)用 “ resume ”方法；

• 使用 " pipe " 方法把數(shù)據(jù)發(fā)送到可寫流

流動模式下，緩沖池里面的數(shù)據(jù)會自動輸出到消費(fèi)端進(jìn)行消費(fèi)，同時，每次輸出數(shù)據(jù)后，會自動回調(diào) _read 方法，把數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)放到緩沖池中，如果此時緩存池中不存在數(shù)據(jù)則會直接吧數(shù)據(jù)傳遞給 data 事件，不會經(jīng)過緩存池；直到流動模式切換至其他暫停模式，或者數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)被讀取完了（ push(null) ）;

可讀流可以通過以下方式切換回暫停模式：

• 如果沒有管道目標(biāo)，則調(diào)用 stream.pause() 。

• 如果有管道目標(biāo)，則移除所有管道目標(biāo)。調(diào)用 stream.unpipe() 可以移除多個管道目標(biāo)。

const { Readable } = require('stream')

let count = 1000
const myReadable = new Readable({
    highWaterMark: 300,
    read(size) {
        let chunk = null
        setTimeout(() => {
            if (count > 0) {
                let chunkLength = Math.min(count, size)
                chunk = '1'.repeat(chunkLength)
                count -= chunkLength
            }
            this.push(chunk)
        }, 500)
    }
})

myReadable.on('data', data => {
    console.log(data.toString())
})

Writable

相對可讀流來說，可寫流要簡單一些。

當(dāng)生產(chǎn)者調(diào)用 write(chunk) 時，內(nèi)部會根據(jù)一些狀態(tài)（corked，writing等）選擇是否緩存到緩沖隊(duì)列中或者調(diào)用 _write，每次寫完數(shù)據(jù)后，會嘗試清空緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。如果緩沖隊(duì)列中的數(shù)據(jù)大小超出了浮標(biāo)值（highWaterMark），消費(fèi)者調(diào)用 write(chunk) 后會返回 false，這時候生產(chǎn)者應(yīng)該停止繼續(xù)寫入。

那么什么時候可以繼續(xù)寫入呢？當(dāng)緩沖中的數(shù)據(jù)都被成功 _write 之后，清空了緩沖隊(duì)列后會觸發(fā) drain 事件，這時候生產(chǎn)者可以繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)。

當(dāng)生產(chǎn)者需要結(jié)束寫入數(shù)據(jù)時，需要調(diào)用 stream.end 方法通知可寫流結(jié)束。

const { Writable, Duplex } = require('stream')
let fileContent = ''
const myWritable = new Writable({
    highWaterMark: 10,
    write(chunk, encoding, callback) {// 會作為_write方法
        setTimeout(()=>{
            fileContent += chunk
            callback()// 寫入結(jié)束后調(diào)用
        }, 500)
    }
})

myWritable.on('close', ()=>{
    console.log('close', fileContent)
})
myWritable.write('123123')// true
myWritable.write('123123')// false
myWritable.end()

注意，在緩存池中數(shù)據(jù)到達(dá)浮標(biāo)值后，此時緩存池中可能存在多個節(jié)點(diǎn)，在清空緩存池的過程中（循環(huán)調(diào)用_read）,并不會向可讀流一樣盡量一次消費(fèi)長度為浮標(biāo)值的數(shù)據(jù)，而是每次消費(fèi)一個緩沖區(qū)節(jié)點(diǎn)，即使這個緩沖區(qū)長度于浮標(biāo)值不一致也是如此

const { Writable } = require('stream')


let fileContent = ''
const myWritable = new Writable({
    highWaterMark: 10,
    write(chunk, encoding, callback) {
        setTimeout(()=>{
            fileContent += chunk
            console.log('消費(fèi)', chunk.toString())
            callback()// 寫入結(jié)束后調(diào)用
        }, 100)
    }
})

myWritable.on('close', ()=>{
    console.log('close', fileContent)
})

let count = 0
function productionData(){
    let flag = true
    while (count <= 20 && flag){
        flag = myWritable.write(count.toString())
        count++
    }
    if(count > 20){
        myWritable.end()
    }
}
productionData()
myWritable.on('drain', productionData)

上述是一個浮標(biāo)值為 10 的可寫流，現(xiàn)在數(shù)據(jù)源是一個 0——20 到連續(xù)的數(shù)字字符串，productionData 用于寫入數(shù)據(jù)。

• 首先第一次調(diào)用 myWritable.write("0") 時，因?yàn)榫彺娉夭淮嬖跀?shù)據(jù)，所以 "0" 不進(jìn)入緩存池，而是直接交給 _wirte，myWritable.write("0") 返回值為 true

• 當(dāng)執(zhí)行 myWritable.write("1") 時，因?yàn)?_wirte 的 callback 還未調(diào)用，表明上一次數(shù)據(jù)還未寫入完，位置保證數(shù)據(jù)寫入的有序性，只能創(chuàng)建一個緩沖區(qū)將 "1" 加入緩存池中。后面 2-9 都是如此

• 當(dāng)執(zhí)行 myWritable.write("10") 時，此時緩沖區(qū)長度為 9（1-9），還未到達(dá)浮標(biāo)值， "10" 繼續(xù)作為一個緩沖區(qū)加入緩存池中，此時緩存池長度變?yōu)?11，所以 myWritable.write("1") 返回 false，這意味著緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠，我們需要等待 drain 事件通知時再生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

• 100ms過后，_write("0", encoding, callback) 的 callback 被調(diào)用，表明 "0" 已經(jīng)寫入完成。然后會檢查緩存池中是否存在數(shù)據(jù)，如果存在則會先調(diào)用 _read 消費(fèi)緩存池的頭節(jié)點(diǎn)("1")，然后繼續(xù)重復(fù)這個過程直到緩存池為空后觸發(fā) drain 事件，再次執(zhí)行 productionData

• 調(diào)用 myWritable.write("11")，觸發(fā)第1步開始的過程，直到流結(jié)束。

Duplex

在理解了可讀流與可寫流后，雙工流就好理解了，雙工流事實(shí)上是繼承了可讀流然后實(shí)現(xiàn)了可寫流（源碼是這么寫的，但是應(yīng)該說是同時實(shí)現(xiàn)了可讀流和可寫流更加好）。

Duplex 流需要同時實(shí)現(xiàn)下面兩個方法

• 實(shí)現(xiàn) _read() 方法，為可讀流生產(chǎn)數(shù)據(jù)

• 實(shí)現(xiàn) _write() 方法，為可寫流消費(fèi)數(shù)據(jù)

上面兩個方法如何實(shí)現(xiàn)在上面可寫流可讀流的部分已經(jīng)介紹過了，這里需要注意的是，雙工流是存在兩個獨(dú)立的緩存池分別提供給兩個流，他們的數(shù)據(jù)源也不一樣

以 NodeJs 的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流為例：

• 當(dāng)我們在控制臺輸入數(shù)據(jù)時會觸發(fā)其 data 事件，這證明他有可讀流的功能，每一次用戶鍵入回車相當(dāng)于調(diào)用可讀的 push 方法推送生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。

• 當(dāng)我們調(diào)用其 write 方法時也可以向控制臺輸出內(nèi)容，但是不會觸發(fā) data 事件，這說明他有可寫流的功能，而且有獨(dú)立的緩沖區(qū)，_write 方法的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容就是讓控制臺展示文字。

// 每當(dāng)用戶在控制臺輸入數(shù)據(jù)（_read），就會觸發(fā)data事件，這是可讀流的特性
process.stdin.on('data', data=>{
    process.stdin.write(data);
})

// 每隔一秒向標(biāo)準(zhǔn)輸入流生產(chǎn)數(shù)據(jù)（這是可寫流的特性，會直接輸出到控制臺上），不會觸發(fā)data
setInterval(()=>{
    process.stdin.write('不是用戶控制臺輸入的數(shù)據(jù)')
}, 1000)

Transform

可以將 Duplex 流視為具有可寫流的可讀流。兩者都是獨(dú)立的，每個都有獨(dú)立的內(nèi)部緩沖區(qū)。讀寫事件獨(dú)立發(fā)生。

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

Transform 流是雙工的，其中讀寫以因果關(guān)系進(jìn)行。雙工流的端點(diǎn)通過某種轉(zhuǎn)換鏈接。讀取要求發(fā)生寫入。

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

對于創(chuàng)建 Transform 流，最重要的是要實(shí)現(xiàn) _transform 方法而不是 _write 或者 _read。 _transform 中對可寫流寫入的數(shù)據(jù)做處理（消費(fèi)）然后為可讀流生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

轉(zhuǎn)換流還經(jīng)常會實(shí)現(xiàn)一個 `_flush` 方法，他會在流結(jié)束前被調(diào)用，一般用于對流的末尾追加一些東西，例如壓縮文件時的一些壓縮信息就是在這里加上的

const { write } = require('fs')
const { Transform, PassThrough } = require('stream')

const reurce = '1312123213124341234213423428354816273513461891468186499126412'

const transform = new Transform({
    highWaterMark: 10,
    transform(chunk ,encoding, callback){// 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，調(diào)用push將轉(zhuǎn)換結(jié)果加入緩存池
        this.push(chunk.toString().replace('1', '@'))
        callback()
    },
    flush(callback){// end觸發(fā)前執(zhí)行
        this.push('<<<')
        callback()
    }
})


// write 不斷寫入數(shù)據(jù)
let count = 0
transform.write('>>>')
function productionData() {
    let flag = true
    while (count <= 20 && flag) {
        flag = transform.write(count.toString())
        count++
    }
    if (count > 20) {
        transform.end()
    }
}
productionData()
transform.on('drain', productionData)


let result = ''
transform.on('data', data=>{
    result += data.toString()
})
transform.on('end', ()=>{
    console.log(result)
    // >>>0@23456789@0@1@2@3@4@5@6@7@8@920<<<
})

“node中的stream有哪些類型”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！