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Node.js 流

2020-12-03 14:26:04 更新   浏览量: 214
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Node.js 流

目录
  • 什么是流
  • 为什么是流
  • 流的示例
  • pipe()
  • 流驱动的 Node.js API
  • 不同类型的流
  • 如何创建可读流
  • 如何创建可写流
  • 如何从可读流中获取数据
  • 如何发送数据到可写流
  • 使用信号通知已结束写入的可写流

什么是流

流是为 Node.js 应用程序提供动力的基本概念之一。

它们是一种以高效的方式处理读/写文件、网络通信、或任何类型的端到端的信息交换。

流不是 Node.js 特有的概念。 它们是几十年前在 Unix 操作系统中引入的,程序可以通过管道运算符(|)对流进行相互交互。

例如,在传统的方式中,当告诉程序读取文件时,这会将文件从头到尾读入内存,然后进行处理。

使用流,则可以逐个片段地读取并处理(而无需全部保存在内存中)。

Node.js 的 stream 模块 提供了构建所有流 API 的基础。 所有的流都是 EventEmitter 的实例。

为什么是流

相对于使用其他的数据处理方法,流基本上提供了两个主要优点:

  • 内存效率: 无需加载大量的数据到内存中即可进行处理。
  • 时间效率: 当获得数据之后即可立即开始处理数据,这样所需的时间更少,而不必等到整个数据有效负载可用才开始。

流的示例

一个典型的例子是从磁盘读取文件。

使用 Node.js 的 fs 模块,可以读取文件,并在与 HTTP 服务器建立新连接时通过 HTTP 提供文件:

const http = require('http')
const fs = require('fs')

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

readFile() 读取文件的全部内容,并在完成时调用回调函数。

回调中的 res.end(data) 会返回文件的内容给 HTTP 客户端。

如果文件很大,则该操作会花费较多的时间。 以下是使用流编写的相同内容:

const http = require('http')
const fs = require('fs')

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

当要发送的数据块已获得时就立即开始将其流式传输到 HTTP 客户端,而不是等待直到文件被完全读取。

pipe()

上面的示例使用了 stream.pipe(res) 这行代码:在文件流上调用 pipe() 方法。

该代码的作用是什么? 它获取来源流,并将其通过管道传输到目标流。

在来源流上调用它,在该示例中,文件流通过管道传输到 HTTP 响应。

pipe() 方法的返回值是目标流,这是非常方便的事情,它使得可以链接多个 pipe() 调用,如下所示:

src.pipe(dest1).pipe(dest2)

此构造相对于:

src.pipe(dest1)
dest1.pipe(dest2)

流驱动的 Node.js API

由于它们的优点,许多 Node.js 核心模块提供了原生的流处理功能,最值得注意的有:

  • process.stdin 返回连接到 stdin 的流。
  • process.stdout 返回连接到 stdout 的流。
  • process.stderr 返回连接到 stderr 的流。
  • fs.createReadStream() 创建文件的可读流。
  • fs.createWriteStream() 创建到文件的可写流。
  • net.connect() 启动基于流的连接。
  • http.request() 返回 http.ClientRequest 类的实例,该实例是可写流。
  • zlib.createGzip() 使用 gzip(压缩算法)将数据压缩到流中。
  • zlib.createGunzip() 解压缩 gzip 流。
  • zlib.createDeflate() 使用 deflate(压缩算法)将数据压缩到流中。
  • zlib.createInflate() 解压缩 deflate 流。

不同类型的流

流分为四类:

  • Readable: 可以通过管道读取、但不能通过管道写入的流(可以接收数据,但不能向其发送数据)。 当推送数据到可读流中时,会对其进行缓冲,直到使用者开始读取数据为止。
  • Writable: 可以通过管道写入、但不能通过管道读取的流(可以发送数据,但不能从中接收数据)。
  • Duplex: 可以通过管道写入和读取的流,基本上相对于是可读流和可写流的组合。
  • Transform: 类似于双工流、但其输出是其输入的转换的转换流。

如何创建可读流

从 stream 模块获取可读流,对其进行初始化并实现 readable._read() 方法。

首先创建流对象:

const Stream = require('stream')
const readableStream = new Stream.Readable()

然后实现 _read

readableStream._read = () => {}

也可以使用 read 选项实现 _read

const readableStream = new Stream.Readable({
  read() {}
})

现在,流已初始化,可以向其发送数据了:

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

如何创建可写流

若要创建可写流,需要继承基本的 Writable 对象,并实现其 _write() 方法。

首先创建流对象:

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

然后实现 _write

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

现在,可以通过以下方式传输可读流:

process.stdin.pipe(writableStream)

如何从可读流中获取数据

如何从可读流中读取数据? 使用可写流:

const Stream = require('stream')

const readableStream = new Stream.Readable({
  read() {}
})
const writableStream = new Stream.Writable()

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

readableStream.pipe(writableStream)

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

也可以使用 readable 事件直接地消费可读流:

readableStream.on('readable', () => {
  console.log(readableStream.read())
})

如何发送数据到可写流

使用流的 write() 方法:

writableStream.write('hey!\n')

使用信号通知已结束写入的可写流

使用 end() 方法:

const Stream = require('stream')

const readableStream = new Stream.Readable({
  read() {}
})
const writableStream = new Stream.Writable()

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

readableStream.pipe(writableStream)

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

writableStream.end()
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