浅谈node.js中的stream(流)

前言

什么是流呢？看字面意思，我们可能会想起生活中的水流，电流。
但是流不是水也不是电，它只是描述水和电的流动；所以说流是抽象的。
在node.js中流是一个抽象接口，它不关心文件内容，只关注是否从文件中读到了数据，以及读到数据之后的处理，接着看：

1.流的概念

• 流是一组有序的，有起点和终点的字节数据传输手段
• 它不关心文件的整体内容，只关注是否从文件中读到了数据；以及读到数据之后的处理
• 流是一个抽象接口，被node中的很多对象所实现。比如HTTP服务器request和response对象都是流，TCP服务器中的socket也是流。

看看官网的介绍：

这里说了“所有的流都是EventEmitter的实例” 所以流继承了EventEmitter类。再来看流的类型：

2.流的类型

• Reacable-可读的流（例如fs.createReadStream()）
• Writrable-可写的流（例如fs.createWriteStream()）
• Duplex-可读写的流（例如net.Socket）
• Transform-在读写的过程中可以修改和变换数据的Duplex流（例如zlib.createDuplex()）

3.流的数据模式

流中的数据有两种模式,二进制模式和对象模式.

1. 二进制模式,每个分块都是buffer或者string对象.
2. 对象模式,流内部处理的是一系列普通对象.

注意：
所有使用 Node.js API 创建的流对象都只能操作 strings 和 Buffer对象。但是，通过一些第三方流的实现，你依然能够处理其它类型的 JavaScript 值 (除了 null，它在流处理中有特殊意义)。 这些流被认为是工作在 “对象模式”（object mode）。 在创建流的实例时，可以通过 objectMode 选项使流的实例切换到对象模式。试图将已经存在的流切换到对象模式是不安全的。
说了那么多，现在开始写流：

4.可读流（createReadStream）

4.1 创建可读流

这里说说流程：

• 首先可读流会打开文件，触发open事件
• 接着开始读取，疯狂的触发data事件
• 然后读完了，触发end事件
• 最后因为设置了autoClose为true，自动关闭文件触发close事件

可以看到，data事件不断的被触发，当我们想读一下停一下时怎么办呢？
这里就需要聊聊可读流的两种模式：

4.2 可读流的两种模式

• 可读流事实上工作在下面两种模式之一：flowing 和 paused
• 在 flowing 模式下， 可读流自动从系统底层读取数据，并通过 EventEmitter 接口的事件尽快将数据提供给应用。
• 在 paused 模式下，必须显式调用 stream.read() 方法来从流中读取数据片段。

初始工作模式为 paused 的 Readable 流，可以通过下面三种途径切换到 flowing 模式：

1. 监听 'data' 事件
2. 调用 stream.resume() 方法

3.调用 stream.pipe() 方法将数据发送到 Writable

注意：
如果 Readable 切换到 flowing 模式，且没有消费者处理流中的数据，这些数据将会丢失。 比如， 调用了 readable.resume() 方法却没有监听 'data' 事件，或是取消了 'data' 事件监听，就有可能出现这种情况

在 paused 模式下，必须显式调用 stream.read() 方法来从流中读取数据片段。
在可读流'readable'事件里我们就必须调用stream.read()方法。

4.3 可读流'readable'事件

这里需要明白三点：
先创建一个1.txt

1.当我只要创建一个流 就会先把缓存区 填满，等待着你自己消费
2.当你消费小于 最高水位线时 会自动添加highWaterMark这么多数据

3.如果当前缓存区被清空后会再次触发readable事件

4.4 readable原理图

• 用Readable创建对象readable后，便得到了一个可读流。
• 如果实现_read方法，就将流连接到一个底层数据源。
• 流通过调用_read向底层请求数据，底层再调用流的push方法将需要的数据传递过来。
• 当readable连接了数据源后，下游便可以调用readable.read(n)向流请求数据，同时监听readable的data事件来接收取到的数据。

5.可写流（createWriteStream）

5.1 创建可写流

5.1.1 write方法

5.1.2 end方法

表明接下来没有数据要被写入 Writable 通过传入可选的 chunk 和 encoding 参数，可以在关闭流之前再写入一段数据 如果传入了可选的 callback 函数，它将作为 'finish' 事件的回调函数

5.1.3 drain方法

drain事件的触发条件，必须满足两个条件：
1.当前缓存区满了，不能再写了
2.缓存区满了后被清空了，才会触发drain事件

6.pipe方法（管道）

我们在开发中可能会遇到，要把可读流读出的数据需要放到可写流中去写入到文件里面，这时就可以用pipe方法

6.1 pipe的原理

pipe方法的原理很简单，就是读一点，写一点，上代码

let fs = require('fs');
let ws = fs.createWriteStream('./2.txt');
let rs = fs.createReadStream('./1.txt');
rs.on('data',data => {
    var flag = ws.write(data);
    if(!flag)
    rs.pause();
});
ws.on('drain',() => {
    rs.resume();
});
rs.on('end',() => {
    ws.end();
});

6.2 pipe的用法

let from = fs.createReadStream('./1.txt');
let to = fs.createWriteStream('./2.txt');
from.pipe(to);

6.3 unpipe方法

readable.unpipe()方法将之前通过stream.pipe()方法绑定的流分离

let fs = require('fs');
let from = fs.createReadStream('./1.txt');
let to = fs.createWriteStream('./2.txt');
from.pipe(to);
setTimeout(() => {
    console.log('关闭向2.txt的写入');
    from.unpipe(writable);
    console.log('手动关闭可写流');
    to.end();
},1000);

7.自定义流

我们可以引入stream模块，想实现什么流 就继承这个流。

7.1 自定义可读流

• 我们可以直接把供使用的数据push出去。
• 当push一个null对象就意味着我们想发出信号——这个流没有更多数据了

7.2 自定义可写流

为了实现可写流，我们需要使用流模块中的Writable构造函数。 我们只需给Writable构造函数传递一些选项并创建一个对象。唯一需要的选项是write函数，该函数揭露数据块要往哪里写。

7.3 实现双工流（duplex）

有了双工流，我们可以在同一个对象上同时实现可读和可写，就好像同时继承这两个接口。 重要的是双工流的可读性和可写性操作完全独立于彼此。
net中的Socket就是一个duplex双工流

8.结束语

说到这里，我想大家应该大致了解了node.js里面的流。之前说过在node里流还是很重要的，http里的request和response都是流。在下一篇文章我会写一个readStream和writeStream的简单实现。本人水平有限，有错误的地方希望指出。