這篇文章將為大家詳細講解有關Node Stream中運行機制的示例分析，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。
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現(xiàn)在有個需求，我們要向客戶端傳輸一個大文件。如果采用下面的方式
重慶分公司
重慶分公司
const fs = require('fs');
const server = require('http').createServer();
server.on('request', (req, res) => {
fs.readFile('./big.file', (err, data) => {
if (err) throw err;
res.end(data);
});
});
server.listen(8000);每次接收一個請求，就要把這個大文件讀入內(nèi)存，然后再傳輸給客戶端。通過這種方式可能會產(chǎn)生以下三種后果：
內(nèi)存耗盡
拖慢其他進程
增加垃圾回收器的負載
所以這種方式在傳輸大文件的情況下，不是一個好的方案。并發(fā)量一大，幾百個請求過來很容易就將內(nèi)存耗盡。
如果采用流呢？
const fs = require('fs');
const server = require('http').createServer();
server.on('request', (req, res) => {
const src = fs.createReadStream('./big.file');
src.pipe(res);
});
server.listen(8000);采用這種方式，不會占用太多內(nèi)存，讀取一點就傳輸一點，整個過程平緩進行，非常優(yōu)雅。如果想在傳輸?shù)倪^程中，想對文件進行處理，比如壓縮、加密等等，也很好擴展（后面會具體介紹）。
流在Node中無處不在。從下圖中可以看出：
Stream分為四大類：
Readable（可讀流）
Writable （可寫流）
Duplex （雙工流）
Transform （轉(zhuǎn)換流）
可讀流中的數(shù)據(jù)，在以下兩種模式下都能產(chǎn)生數(shù)據(jù)。
Flowing Mode
Non-Flowing Mode
兩種模式下，觸發(fā)的方式以及消耗的方式不一樣。
Flowing Mode：數(shù)據(jù)會源源不斷地生產(chǎn)出來，形成“流動”現(xiàn)象。監(jiān)聽流的data事件便可進入該模式。
Non-Flowing Mode下：需要顯示地調(diào)用read()方法，才能獲取數(shù)據(jù)。
兩種模式可以互相轉(zhuǎn)換
流的初始狀態(tài)是Null，通過監(jiān)聽data事件，或者pipe方法，調(diào)用resume方法，將流轉(zhuǎn)為Flowing Mode狀態(tài)。Flowing Mode狀態(tài)下調(diào)用pause方法，將流置為Non-Flowing Mode狀態(tài)。Non-Flowing Mode狀態(tài)下調(diào)用resume方法，同樣可以將流置為Flowing Mode狀態(tài)。
下面詳細介紹下兩種模式下，Readable流的運行機制。
在Flowing Mode狀態(tài)下，創(chuàng)建的myReadable讀流，直接監(jiān)聽data事件，數(shù)據(jù)就源源不斷的流出來進行消費了。
myReadable.on('data',function(chunk){
consume(chunk);//消費流
})一旦監(jiān)聽data事件之后，Readable內(nèi)部的流程如下圖所示
核心的方法是流內(nèi)部的read方法，它在參數(shù)n為不同值時，分別觸發(fā)不同的操作。下面描述中的hightwatermark表示的是流內(nèi)部的緩沖池的大小。
n=undefined（消費數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次可讀流）
n=0（觸發(fā)一次可讀流，但是不會消費）
n>hightwatermark（修改hightwatermark的值）
n
n>buffer (可以返回null，也可以返回buffer所有的數(shù)據(jù)（當時最后一次讀?。?
圖中黃色標識的_read()，是用戶實現(xiàn)流所需要自己實現(xiàn)的方法，這個方法就是實際讀取流的方式（可以這樣理解，外賣平臺給你提供外賣的能力，那_read()方法就相當于你下單點外賣）。后面會詳細介紹如何實現(xiàn)_read方法。
以上的流程可以描述為：監(jiān)聽data方法，Readable內(nèi)部就會調(diào)用read方法，來進行觸發(fā)讀流操作，通過判斷是同步還是異步讀取，來決定讀取的數(shù)據(jù)是否放入緩沖區(qū)。如果為異步的，那么就要調(diào)用flow方法，來繼續(xù)觸發(fā)read方法，來讀取流，同時根據(jù)size參數(shù)判定是否emit('data')來消費流，循環(huán)讀取。如果是同步的，那就emit('data')來消費流，同時繼續(xù)觸發(fā)read方法，來讀取流。一旦push方法傳入的是null，整個流就結(jié)束了。
從使用者的角度來看，在這種模式下，你可以通過下面的方式來使用流
const fs = require('./fs');
const readFile = fs.createReadStream('./big.file');
const writeFile = fs.createWriteStream('./writeFile.js');
readFile.on('data',function(chunk){
writeFile1.write(chunk);
})相對于Flowing mode，Non-Flowing Mode要相對簡單很多。
消費該模式下的流，需要使用下面的方式
myReadable.on(‘readable’,function(){
const chunk = myReadable.read()
consume(chunk);//消費流
})在Non-Flowing Mode下，Readable內(nèi)部的流程如下圖：
從這個圖上看出，你要實現(xiàn)該模式的讀流，同樣要實現(xiàn)一個_read方法。
整個流程如下：監(jiān)聽readable方法，Readable內(nèi)部就會調(diào)用read方法。調(diào)用用戶實現(xiàn)的_read方法，來push數(shù)據(jù)到緩沖池，然后發(fā)送emit readable事件，通知用戶端消費。
從使用者的角度來看，你可以通過下面的方式來使用該模式下的流
const fs = require('fs');
const readFile = fs.createReadStream('./big.file');
const writeFile = fs.createWriteStream('./writeFile.js');
readFile.on('readable',function(chunk) {
while (null !== (chunk = myReadable.read())) {
writeFile.write(chunk);
}
});相對于讀流，寫流的機制就更容易理解了。
寫流使用下面的方式進行數(shù)據(jù)寫入
myWrite.write(chunk);
調(diào)用write后，內(nèi)部Writable的流程如下圖所示
類似于讀流，實現(xiàn)一個寫流，同樣需要用戶實現(xiàn)一個_write方法。
整個流程是這樣的：調(diào)用write之后，會首先判定是否要寫入緩沖區(qū)。如果不需要，那就調(diào)用用戶實現(xiàn)的_write方法，將流寫入到相應的地方，_write會調(diào)用一個writeable內(nèi)部的一個回調(diào)函數(shù)。
從使用者的角度來看，使用一個寫流，采用下面的代碼所示的方式。
const fs = require('fs');
const readFile = fs.createReadStream('./big.file');
const writeFile = fs.createWriteStream('./writeFile.js');
readFile.on('data',function(chunk) {
writeFile.write(chunk);
})可以看到，使用寫流是非常簡單的。
我們先講解一下如何實現(xiàn)一個讀流和寫流，再來看Duplex和Transform是什么，因為了解了如何實現(xiàn)一個讀流和寫流，再來理解Duplex和Transform就非常簡單了。
實現(xiàn)自定義的Readable，只需要實現(xiàn)一個_read方法即可，需要在_read方法中調(diào)用push方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)。如下面的代碼所示：
const Readable = require('stream').Readable;
class MyReadable extends Readable {
constructor(dataSource, options) {
super(options);
this.dataSource = dataSource;
}
_read() {
const data = this.dataSource.makeData();
setTimeout(()=>{
this.push(data);
});
}
}
// 模擬資源池
const dataSource = {
data: new Array(10).fill('-'),
makeData() {
if (!dataSource.data.length) return null;
return dataSource.data.pop();
}
};
const myReadable = new MyReadable(dataSource,);
myReadable.on('readable', () => {
let chunk;
while (null !== (chunk = myReadable.read())) {
console.log(chunk);
}
});實現(xiàn)自定義的writable，只需要實現(xiàn)一個_write方法即可。在_write中消費chunk寫入到相應地方，并且調(diào)用callback回調(diào)。如下面代碼所示：
const Writable = require('stream').Writable;
class Mywritable extends Writable{
constuctor(options){
super(options);
}
_write(chunk,endcoding,callback){
console.log(chunk);
callback && callback();
}
}
const myWritable = new Mywritable();雙工流：簡單理解，就是講一個Readable流和一個Writable流綁定到一起，它既可以用來做讀流，又可以用來做寫流。
實現(xiàn)一個Duplex流，你需要同時實現(xiàn)_read和_write方法。
有一點需要注意的是：它所包含的 Readable流和Writable流是完全獨立，互不影響的兩個流，兩個流使用的不是同一個緩沖區(qū)。通過下面的代碼可以驗證
// 模擬資源池1
const dataSource1 = {
data: new Array(10).fill('a'),
makeData() {
if (!dataSource1.data.length) return null;
return dataSource1.data.pop();
}
};
// 模擬資源池2
const dataSource2 = {
data: new Array(10).fill('b'),
makeData() {
if (!dataSource2.data.length) return null;
return dataSource2.data.pop();
}
};
const Readable = require('stream').Readable;
class MyReadable extends Readable {
constructor(dataSource, options) {
super(options);
this.dataSource = dataSource;
}
_read() {
const data = this.dataSource.makeData();
setTimeout(()=>{
this.push(data);
})
}
}
const Writable = require('stream').Writable;
class MyWritable extends Writable{
constructor(options){
super(options);
}
_write(chunk, encoding, callback) {
console.log(chunk.toString());
callback && callback();
}
}
const Duplex = require('stream').Duplex;
class MyDuplex extends Duplex{
constructor(dataSource,options) {
super(options);
this.dataSource = dataSource;
}
_read() {
const data = this.dataSource.makeData();
setTimeout(()=>{
this.push(data);
})
}
_write(chunk, encoding, callback) {
console.log(chunk.toString());
callback && callback();
}
}
const myWritable = new MyWritable();
const myReadable = new MyReadable(dataSource1);
const myDuplex = new MyDuplex(dataSource1);
myReadable.pipe(myDuplex).pipe(myWritable);打印的結(jié)果是
abababababababababab
從這個結(jié)果可以看出，myReadable.pipe(myDuplex)，myDuplex充當?shù)氖菍懥?，寫入的?nèi)容是a；myDuplex.pipe(myWritable)，myDuplex充當?shù)氖亲x流，往myWritable寫的卻是b；所以說它所包含的 Readable流和Writable流是完全獨立的。
理解了Duplex，就更好理解Transform了。Transform是一個轉(zhuǎn)換流，它既有讀的功能又有寫的功能，但是它和Duplex不同的是，它的讀流和寫流共用同一個緩沖區(qū)；也就是說，通過它讀入什么，那它就能寫入什么。
實現(xiàn)一個Transform，你只需要實現(xiàn)一個_transform方法。比如最簡單的Transform:PassThrough，其源代碼如下所示
PassThrough就是一個Transform，但是這個轉(zhuǎn)換流，什么也沒做，相當于一個透明的轉(zhuǎn)換流?？梢钥吹?strong>_transform中什么都沒有，只是簡單的將數(shù)據(jù)進行回調(diào)。
如果我們在這個環(huán)節(jié)做些擴展，只需要在_transform中直接擴展就行了。比如我們可以對流進行壓縮，加密，混淆等等操作。
最后介紹一個流中非常重要的一個概念：背壓。要了解這個，我們首先來看下pipe和highWaterMaker是什么。
首先看下下面的代碼
const fs = require('./fs');
const readFile = fs.createReadStream('./big.file');
const writeFile = fs.createWriteStream('./writeFile.js');
readFile.pipe(writeFile);上面的代碼和下面是等價的
const fs = require('./fs');
const readFile = fs.createReadStream('./big.file');
const writeFile = fs.createWriteStream('./writeFile.js');
readFile.on('data',function(data){
var flag = ws.write(data);
if(!flag){ // 當前寫流緩沖區(qū)已滿，暫停讀數(shù)據(jù)
readFile.pause();
}
})
writeFile.on('drain',function()){
readFile.resume();// 當前寫流緩沖區(qū)已清空，重新開始讀流
}
readFile.on('end',function(data){
writeFile.end();//將寫流緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)全部寫入，并且關閉寫入的文件
})pipe所做的操作就是相當于為寫流和讀流自動做了速度的匹配。
讀寫流速度不匹配的情況下，一般情況下不會造成什么問題，但是會造成內(nèi)存增加。內(nèi)存消耗增加，就有可能會帶來一系列的問題。所以在使用的流的時候，強烈推薦使用pipe。
highWaterMaker說白了，就是定義緩沖區(qū)的大小。
默認16Kb（Readable大8M)
可以自定義
背壓的概念可以理解為：為了防止讀寫流速度不匹配而產(chǎn)生的一種調(diào)整機制；背壓該調(diào)整機制的觸發(fā)時機，受限于highWaterMaker設置的大小。
如上面的代碼 var flag = ws.write(data);，一旦寫流的緩沖區(qū)滿了，那flag就會置為false，反向促進讀流的速度調(diào)整。
主要有以下場景
文件操作(復制，壓縮，解壓，加密等)
下面的就很容易就實現(xiàn)了文件復制的功能。
const fs = require('fs');
const readFile = fs.createReadStream('big.file');
const writeFile = fs.createWriteStream('big_copy.file');
readFile.pipe(writeFile);那我們想在復制的過程中對文件進行壓縮呢？
const fs = require('fs');
const readFile = fs.createReadStream('big.file');
const writeFile = fs.createWriteStream('big.gz');
const zlib = require('zlib');
readFile.pipe(zlib.createGzip()).pipe(writeFile);實現(xiàn)解壓、加密也是類似的。
靜態(tài)文件服務器
比如需要返回一個html，可以使用如下代碼。
var http = require('http');
var fs = require('fs');
http.createServer(function(req,res){
fs.createReadStream('./a.html').pipe(res);
}).listen(8000);關于“Node Stream中運行機制的示例分析”這篇文章就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，使各位可以學到更多知識，如果覺得文章不錯，請把它分享出去讓更多的人看到。
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