Node.js中Stream-可讀流的使用

可讀流是生產資料用來供程式消費的流。常見的資料生產方式有讀取磁碟檔案、讀取網路請求內容等，看一下前面介紹什麼是流用的例子：

const rs = fs.createReadStream(filePath);

rs 就是一個可讀流，其生產資料的方式是讀取磁碟的文件，控制台process.stdin 也是一個可讀流：

process.stdin.pipe(process.stdout);

透過簡單的一句話可以把控制台的輸入列印出來，process.stdin 生產資料的方式是讀取使用者在控制台的輸入。

回頭再看一下可讀流的定義：

可讀流是生產資料用來供程式消費的流。

自訂可讀流

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除了系統提供的

# fs.CreateReadStream

使用過gulp 或vinyl -fs 提供的src 方法時候也在使用可讀流

gulp.src(['*.js', 'dist/**/*.scss'])

如果希望自己以某種特定的方式生產數據，交給程式消費，那麼改如何開始呢？

簡單兩步驟即可

1. 繼承sream 模組的

   #Readable

   # 類別
2. 重寫

   _read

   方法，呼叫##this.push
   將生產的資料放入待讀取佇列

Readable 類別已經把可讀流要做的大部分工作完成，只需要繼承它，然後把生產資料的方式寫在_read 方法裡就可以實作一個自訂的可讀流。

舉個例子：實現一個每100 毫秒生產一個隨機數的流（沒什麼用處）

const Readable = require('stream').Readable;
class RandomNumberStream extends Readable {
    constructor(max) {
        super()
    }
    _read() {
        const ctx = this;
        setTimeout(() => {
            const randomNumber = parseInt(Math.random() * 10000);
            // 只能 push 字符串或 Buffer，为了方便显示打一个回车
            ctx.push(`${randomNumber}\n`);
        }, 100);
    }
}
module.exports = RandomNumberStream;

類別繼承部分程式碼很簡單，主要看一下_read 方法的實現，有幾個值得注意的地方

Readable 類別中預設有_read 方法的實現，不過什麼都沒有做，我們做的是覆蓋重寫
1. _read 方法有一個參數size ，用來向read 方法指定應該讀取多少數據返回，不過只是一個參考資料，很多實現忽略此參數，我們這裡也忽略了，後面會詳細提到
2. 透過this.push 向緩衝區推送數據，緩衝區概念後面會提到，暫時理解為擠到了水管中可消費了
3. push 的內容只能是字串或Buffer，不能是數字
4. push 方法有第二個參數encoding，用於第一個參數是字串時指定encoding

執行一下看看效果

const RandomNumberStream = require('./RandomNumberStream');
const rns = new RandomNumberStream();
rns.pipe(process.stdout);

這樣可以看到數字源源不斷的顯示到了控制台上，實作了一個產生隨機數的可讀流，還有幾個小問題待解決

如何停下來

每隔100 毫秒向緩衝區推送一個數字，那麼就像是讀取一個本地文件總有讀完的時候，如何停下來識別資料讀取完畢？

向緩衝區push 一個null 就可以，修改一下代碼，允許消費者定義需要多少個隨機數字：

const Readable = require('stream').Readable;
class RandomNumberStream extends Readable {
    constructor(max) {
        super()
        this.max = max;
    }
    _read() {
        const ctx = this;
        setTimeout(() => {
            if (ctx.max) {
                const randomNumber = parseInt(Math.random() * 10000);
                // 只能 push 字符串或 Buffer，为了方便显示打一个回车
                ctx.push(`${randomNumber}\n`);
                ctx.max -= 1;
            } else {
                ctx.push(null);
            }
        }, 100);
    }
}
module.exports = RandomNumberStream;

代碼中使用了一個max 的標識，允許消費者指定需要的字元數，在實例化的時候指定即可

const RandomNumberStream = require('./');
const rns = new RandomNumberStream(5);
rns.pipe(process.stdout);

這樣可以看到控制台只列印了5 個字元

為什麼是setTimeout 而不是setInterval

細心的同學可能注意到，每隔100 毫秒生產一個隨機數並不是調用的setInterval，而是使用的setTimeout，為什麼僅僅是延時了一下並沒有重複生產，結果卻是正確的呢？

這就需要了解流的兩種工作方式

流動模式：資料由底層系統讀出，並儘可能快地提供給應用程式
1. #暫停模式：必須顯示地呼叫read() 方法來讀取若干資料塊

流在預設狀態下是處於暫停模式的，也就是需要程式明確的呼叫read() 方法，但上面例子中並沒有調用就可以得到數據，因為流透過pipe() 方法切換成了流動模式，這樣_read() 方法會自動被重複調用，直到數據讀取完畢，所以每次_read()方法裡面只需要讀取一次資料即可

流動模式和暫停模式切換

流從預設的暫停模式切換到流動模式可以使用以下幾種方式：

透過新增data 事件監聽器來啟動資料監聽
1. 呼叫resume() 方法啟動資料流
2. 呼叫pipe() 方法將資料轉接到另一個可寫流

從流動模式切換為暫停模式又兩種方法：

當流沒有pipe() 時，呼叫pause() 方法可以將流暫停
1. pipe() 時移除所有data 事件的監聽，再呼叫unpipe() 方法

data 事件

使用了pipe() 方法後資料就從可讀流進入了可寫流，但對使用者好像是個黑盒，資料究竟是怎麼流向的呢？切換流動模式和暫停模式的時候有兩個重要的名詞

流動模式對應的data 事件
1. 暫停模式對應的read() 方法

這兩個機制是程式能夠驅動資料流的原因，先來看流動模式data 事件，一旦監聽了可讀流的data 事件，流就進入了流動模式，可以改寫一下上面呼叫流的程式碼

const RandomNumberStream = require('./RandomNumberStream');
const rns = new RandomNumberStream(5);
rns.on('data', chunk => {
  console.log(chunk);
});

这样可以看到控制台打印出了类似下面的结果

<Buffer 39 35 37 0a>
<Buffer 31 30 35 37 0a>
<Buffer 38 35 31 30 0a>
<Buffer 33 30 35 35 0a>
<Buffer 34 36 34 32 0a>

当可读流生产出可供消费的数据后就会触发 data 事件，data 事件监听器绑定后，数据会被尽可能地传递。data 事件的监听器可以在第一个参数收到可读流传递过来的 Buffer 数据，这也就是控制台打印的 chunk，如果想显示为数字，可以调用 Buffer 的 toString() 方法

当数据处理完成后还会触发一个

end

事件，因为流的处理不是同步调用，所以如果希望完事后做一些事情就需要监听这个事件，在代码最后追加一句：

rns.on('end', () => {
  console.log('done');
});复制代码

这样可以在数据接收完了显示 done ，当然数据处理过程中出现了错误会触发 error 事件，可以监听做异常处理：

rns.on('error', (err) => {
  console.log(err);
});复制代码

read(size)

流在暂停模式下需要程序显式调用 read() 方法才能得到数据，read() 方法会从内部缓冲区中拉取并返回若干数据，当没有更多可用数据时，会返回null

使用 read() 方法读取数据时，如果传入了 size 参数，那么它会返回指定字节的数据；当指定的size字节不可用时，则返回null。如果没有指定size参数，那么会返回内部缓冲区中的所有数据

现在有一个矛盾，在流动模式下流生产出了数据，然后触发 data 事件通知给程序，这样很方便。在暂停模式下需要程序去读取，那么就有一种可能是读取的时候还没生产好，如果使用轮询的方式未免效率有些低

NodeJS 提供了一个

readable的事件，事件在可读流准备好数据的时候触发，也就是先监听这个事件，收到通知有数据了再去读取就好了：

const rns = new RandomNumberStream(5);
rns.on('readable', () => {
  let chunk;
  while((chunk = rns.read()) !== null){
    console.log(chunk);
  }
});

这样可以读取到数据，值得注意的一点是并不是每次调用 read() 方法都可以返回数据，前面提到了如果可用的数据没有达到 size 那么返回 null，所以在程序中加了个判断

数据会不会漏掉

const stream = fs.createReadStream('/dev/input/event0');
stream.on('readable', callback);复制代码

在流动模式会不会有这样的问题：可读流在创建好的时候就生产数据了，如果在绑定 readable 事件之前就生产了某些数据，触发了 readable 事件，在极端情况下会造成数据丢失吗？

事实并不会，按照 NodeJS event loop 程序创建流和调用事件监听在一个事件队列里面，生产数据和事件监听都是异步操作，而 on 监听事件使用了 process.nextTick 会保证在数据生产之前被绑定好，相关知识可以看定时器章节中对 event loop 的解读

到这里可能对 data事件、readable事件触发时机， read() 方法每次读多少数据，什么时候返回 null 还有一定的疑问，在后续可写流章节会在 back pressure 部分结合源码介绍相关机制

推荐教程：《JS教程》

以上是Node.js中Stream-可讀流的使用的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！