Node.js中的流（Stream）介绍

【解读】Node.js中的流（Stream）介绍

在Node.js中，流（Stream）是一种处理数据流的核心组件，本文将为您详细解读流的概念、pipe方法、流的分类以及它们的工作机制。

一、什么是流？

在Unix系统中，流被实现为一种可以通过管道符号（|）进行桥接的数据。类似地，在Node.js中，流代表一种数据流的可桥接能力。一个进程的输出（stdout）可以直接作为下一个进程的输入（stdin）。

二、pipe方法

流化的精髓在于.pipe()方法。这个方法使得数据流的上下游得以桥接，上游的输出直接作为下游的输入。例如，Readable.pipe(Writable)。这意味着我们可以将一个可读流的数据直接管道到一个可写流。

三、流的分类

在Node.js中，流主要分为以下几类：

1. 可读流：需要实现_read方法，主要关注点在于对数据流的读取细节。常见的可读流有express中的req，ftp或multi-form上传组件的req.part等。

2. 可写流：需要实现_write方法，主要关注点在于对数据流的写入细节。当我们需要写入数据时，通常会使用可写流。

3. 可读/可写流：需要实现上述两个接口，同时关注读写细节。这类流可以既读取数据又写入数据。例如，系统标准输入process.stdin等。继承自Duplex的流也属于此类。

四、流的深入理解

Stream类本质上是EventEmitter的一个实例，因此它具备事件驱动的功能。在Readable流中，有一个readable事件，当暂停的只读流中有数据块准备好可读时，它就会发送给订阅者。这意味着我们可以对数据的读取进行异步处理，提高程序的效率和性能。通过订阅相应的事件，我们可以在适当的时候处理数据，避免阻塞式的编程模式。流还具备和Node一样的异步回调的特征。基于流的编程是Node.js的核心思想之一。无论是文件操作、网络请求还是数据处理，都可以通过流来实现高效的异步处理。这也是Node.js在处理大量数据时表现出色的原因之一。深入理解Node.js中的流对于掌握Node.js编程至关重要。希望本文能为您提供有价值的参考和帮助。基于`readable`事件，我们可以构建强大的工具，如shell命令输出分析器。当数据流可读时，我们将捕获并处理这些数据。

以下是实现的代码示例：

当`process.stdin`触发`readable`事件时，我们会读取输入的数据并进行处理：

```javascript

process.stdin.on('readable', function() {

var buf = process.stdin.read();

if (buf) {

var data = buf.toString();

// 在这里进行数据...

}

});

```

如何使用这个机制呢？你可以通过管道将其他命令的输出传递给我们的节点程序。例如：

```bash

head -10 some.txt | node parser.js

```

在这个例子中，我们使用了Unix的`head`命令来显示文件的前十行，然后通过管道将其输出传递给我们的Node.js程序进行。

除了`readable`事件，我们还可以订阅其他事件，如`data`和`end`事件。这些事件允许我们在数据流中有新的数据块时接收通知，并在流结束时关闭连接。例如：

```javascript

req.on('connect', function(res, socket, head) {

socket.on('data', function(chunk) {

console.log(chunk.toString()); // 打印接收到的数据块

});

socket.on('end', function() {

proxy.close(); // 流结束时关闭代理连接

});

});

```

关于Readable流的两种状态：flowing mode和pause mode，我们需要理解它们的差异。在flowing mode下，数据流会连续不断地读取并传递数据。而在pause mode下，数据流会暂停直到下游显式的调用`Stream.read()`请求数据。在初始化时，Readable流处于pause mode状态。我们可以通过控制这两种模式来更好地管理数据流。这两种状态——暂停（pause）和流动（flowing）——在流的运作中能够灵活切换。它们的行为表现如下：

当流处于暂停状态时，任何尝试启动流动的行为都会触发其转向流动。具体来说，有以下行为之一即可实现：

1. 订阅Readable流的data事件，等待数据的到来；

2. 调用Readable流的.resume()方法，明确开启流动状态；

3. 将Readable流通过.pipe()方法桥接到一个Writable流上，数据的流动将自然接续。

相反，当流处于流动状态时，特定行为将导致其转回暂停。这些情况包括：

1. 如果Readable流尚未桥接到其他流，可以直接调用.pause()方法来暂停数据流；

2. 如果Readable流已经桥接到其他流，需要移除所有的data事件订阅，并通过调用.unpipe()方法来解除与下游流的关系，使流回到暂停状态。

这些流的特性在实际应用中可以发挥出巨大的潜力。例如，结合流的异步特性，我们可以实现直接将用户A的输出桥接到用户B的页面上进行输出。在用户A发送数据后，我们可以将其暂时存储，等待用户B的请求时再进行处理和传输。这样的应用可以通过以下代码实现：

当用户A发送数据时：

```javascript

router.post('/post', function(req, res) {

var destination = req.headers['destination']; //确定数据发送的目标

cache[destination] = req; //将请求暂存

//注意，此处并不立即返回，因此更适合使用ajax请求

});

```

当用户B请求数据时：

```javascript

router.get('/inbox', function(req, res){

var user = req.headers['user']; //确定请求来源

cache.find(user, function(err, previousReq){ //查找之前存储的用户A的请求

var form = new multiparty.Form();

form.parse(previousReq); //请求中的数据（如有文件）

form.on('part', function (part) {

part.pipe(res); //使用流式传输将数据发送给用户B

part.on('error', function (err) {

console.log(err); //记录错误

messaging.setRequestDone(uniqueID); //通知请求完成

return res.end(err); //结束响应并返回错误信息

});

});

});

});

```

以上代码展示了如何通过Node.js的流来处理异步数据流，并通过缓存机制实现了用户间数据的桥接传输。这种应用方式充分利用了流的特性，使得数据处理和传输更加高效和灵活。参考资源如“how to write node programs with streams: stream-handbook”等可以帮助我们更深入地理解和应用流的原理。