Node.js 天生异步和事件驱动,非常适合处理 I/O 相关的任务。如果你在处理应用中 I/O 相关的操作,你可以利用 Node.js 中的流(stream)。因此,我们先具体看看流,理解一下它们是怎么简化 I/O 操作的吧。

流是什么

流是 unix 管道,让你可以很容易地从数据源读取数据,然后流向另一个目的地。

简单来说,流不是什么特别的东西,它只是一个实现了一些方法的 EventEmitter 。根据它实现的方法,流可以变成可读流(Readable),可写流(Writable),或者双向流(Duplex,同时可读可写)。

可读流能让你从一个数据源读取数据,而可写流则可以让你往目的地写入数据。

如果你已经用过 Node.js,你很可能已经遇到过流了。

例如,在一个 Node.js 的 HTTP 服务器里面, request 是一个可读流, response 是一个可写流。

你也可能用过 fs 模块,它能帮你处理可读可写流。

现在让你学一些基础,理解不同类型的流。本文会讨论可读流和可写流,双向流超出了本文的讨论范围,我们不作讨论。

可读流 (Readable Streams)

我们可以用可读流从一个数据源中读取数据,这个数据源可以是任何东西,例如系统中的一个文件,内存中的 buffer,甚至是其他流。因为流是 EventEmitter ,它们会用各种事件发送数据。我们会利用这些事件来让流工作。

从流中读取数据

从流中读取数据最好的方式是监听 data 事件,添加一个回调函数。当有数据流过来的时候,可读流会发送 data 事件,回调函数就会触发。看看下面的代码片段:

var fs = require('fs');
var readableStream = fs.createReadStream('file.txt');
var data = '';

var readableStream.on('data', function(chunk){
 data += chunk;
});

readableStream.on('end', function(){
 console.log(data);
});

fs.createReadStream 会给你一个可读流。

最开始的时候,这个流不是流动态的。当你添加了 data 的事件监听器,加上一个回调函数时,它才会变成流动态的。在这之后,它就会读取一小块数据,然后传到你的回调函数里面。

流的实现者决定了 data 事件的触发频率,例如 HTTP request 会在读取到几 KB 数据的时候触发 data 事件。 当你从一个文件中读取数据的时候,你可能会决定当一行被读完的时候就触发 data 事件。

当没有数据可读的时候 (读到文件尾部时),流就会发送 end 事件。在上面的例子中,我们监听了这个事件,当读完文件的时候,就把数据打印出来。

还有另一种读取流的方式,你只要在读到文件尾部前不断调用流实例中的 read() 方法就可以了。

var fs = require('fs');
var readableStream = fs.createReadStream('file.txt');
var data = '';
var chunk;

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

readableStream.on('end', function(){
 console.log(data);
});

read() 方法会从内部 buffer 中读取数据,当没有数据可读的时候,它会返回 null

因此,在 while 循环中我们检查 read() 是不是返回 null ,当它返回 null 的时候,就终止循环。

需要注意的是,当我们可以从流中读取数据的时候, readable 事件就会触发。

设置编码

默认情况下,你从流中读取到的是 Buffer 对象。如果你要读取的是字符串的话,这并不适合你。因此,你可以像下面的例子那样通过调用 Readable.setEncoding() 来设置流的编码:

var fs = require('fs');
var readableStream = fs.createReadStream('file.txt');
var data = '';

readableStream.setEncoding('utf8');

readableStream.on('data', function(chunk){
 data += chunk;
});

readableStream.on('end', function(){
 console.log(data);
});

上面的例子中,我们把流的编码设置成 utf8 ,数据就会被解析成 utf8 ,回调函数中的 chunk 就会是字符串了。

管道 (Piping)

管道是一个很棒的机制,你不需要自己管理流的状态就可以从数据源中读取数据,然后写入到目的地中。我们先看看下面的例子:

var fs = require('fs');
var readableStream = fs.createReadStream('file1.txt');
var writableStream = fs.createWriteStream('file2.txt');

readableStream.pipe(writableStream);

上面的例子利用 pipe() 方法把 file1 的内容写到 file2 中。因为 pipe() 会帮你管理数据流,你不需要担心数据流的速度。这让 pipe() 变得非常简洁易用。

需要注意的是, pipe() 会返回目的地的流,因此你可以很轻易让多个流链接起来!

链接 (Chaining)

假设有一个归档文件,你想要解压它。有很多方式可以完成这个任务。但最简洁的方式是利用管道和链接:

var fs = require('fs');
var zlib = require('zlib');

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

首先,我们通过 input.txt.gz 创建了一个可读流,然后让它流 zlib.createGunzip() 流,它会解压内容。最后,我们添加一个可写流把解压后的内容写到另一个文件中。

其他方法

我们已经讨论了一些可读流中重要的概念了,这里还有一些你需要知道的方法:

  1. 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。
  2. Readable.resume() – 这个方法和上面的相反,会让暂停流恢复流动。
  3. Readable.unpipe() – 这个方法会把目的地移除。如果有参数传入,它会让可读流停止刘翔某个特定的目的地,否则,它会移除所有目的地。

可写流 (Writable Streams)

可写流让你把数据写入目的地。就像可读流那样,这些也是 EventEmitter ,它们也会触发不同的事件。我们来看看可写流中会触发的事件和方法吧。

写入流

要把数据写如到可写流中,你需要在可写流实例中调用 write() 方法,看看下面的例子:

var fs = require('fs');
var readableStream = fs.createReadStream('file1.txt');
var writableStream = fs.createWriteStream('file2.txt');

readableStream.setEncoding('utf8');

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

上面的代码非常简单,它只是从输入流中读取数据,然后用 write() 写入到目的地中。

这个方法返回一个布尔值来表示写入是否成功。如果返回的是 true 那表示写入成功,你可以继续写入更多的数据。 如果是 false ,那意味着发生了什么错误,你现在不能继续写入了。可写流会触发一个 drain 事件来告诉你你可以继续写入数据。

写完数据后

当你不需要在写入数据的时候,你可以调用 end() 方法来告诉流你已经完成写入了。假设 res 是一个 HTTP response 对象,你通常会发送响应给浏览器:

res.write('Some Data!!');
res.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。例如下面的代码就会报错:

res.write('Some Data!!');
res.end();
res.write('Trying to write again'); //Error !

这里有一些和可写流相关的重要事件:

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