面试高级前端工程师必问之流-stream

流（stream）是一种在 Node.js 中处理流式数据的抽象接口。 stream 模块提供了一些基础的 API，用于构建实现了流接口的对象。

Node.js 提供了多种流对象。 例如，发送到 HTTP 服务器的请求和 process.stdout 都是流的实例。

流可以是可读的、可写的、或是可读写的。 所有的流都是 EventEmitter 的实例。

流的类型

Node.js 中有四种基本的流类型(本篇主要说前两种)：

• Writable - 可写入数据的流（例如 fs.createWriteStream()）
• Readable - 可读取数据的流（例如 fs.createReadStream()）
• Duplex - 可读又可写的流（例如 net.Socket）
• Transform - 在读写过程中可以修改或转换数据的 Duplex 流（例如 zlib.createDeflate()）

缓冲

流中一个相当重要的概念，无论读写流都是通过缓冲来实现的。 可写流和可读流都会在一个内部的缓冲器中存储数据，可以分别使用的 writable.writableBuffer 或 readable.readableBuffer 来获取，可缓冲的数据的数量取决于传入流构造函数的 highWaterMark 选项，默认情况下highWaterMark 64*1024个字节 读写的过程都是将数据读取写入缓冲，然后在将数据读出或者写入文件。

几个重要的底层方法

1. writable.write(chunk[, encoding][, callback]) writable.write() 方法向流中写入数据，并在数据处理完成后调用 callback 。如果有错误发生， callback 不一定 以这个错误作为第一个参数并被调用。要确保可靠地检测到写入错误，应该监听 'error' 事件。 在确认了 chunk 后，如果内部缓冲区的大小小于创建流时设定的 highWaterMark 阈值，函数将返回 true 。 如果返回值为 false ，应该停止向流中写入数据，直到 'drain' 事件被触发。 当一个流不处在 drain 的状态， 对 write() 的调用会缓存数据块， 并且返回 false。 一旦所有当前所有缓存的数据块都排空了（被操作系统接受来进行输出）， 那么 'drain' 事件就会被触发。
2. readable.read([size])

来一个小例子，有助于理解

// pipe
let fs = require('fs');
let rs = fs.createReadStream('./1.txt',{
    highWaterMark:1
})
let ws = fs.createWriteStream('./5.txt',{
    highWaterMark:2
})
let index = 1;
rs.on('data', (data) => {
    console.log(index  )
    let flag = ws.write(data);    // 当内部的可写缓冲的总大小小于 highWaterMark 设置的阈值时，
    //调用 writable.write() 会返回 true。 一旦内部缓冲的大小达到或超过 highWaterMark 时，则会返回 false。
    if (!flag) {     //内部缓冲超过highWaterMark
        rs.pause()
    }
})
let wsIndex = 1;
ws.on('drain', () => {
    console.log('ws' wsIndex  )
    rs.resume()
})
// 1 2 ws1 3 4 ws2 5 6 ws3

几个重要的事件监听

前面已经说了所有的流都是 EventEmitter 的实例，那么就可以on,可以emit等等

1. rs.on('data',()) //读入缓冲
2. ws.on('drain',()) //写的缓冲被清空
   上面的例子中 当写缓冲大于highWaterMark时 我们就要暂停读取，等待监听到drain事件，然后重新启动rs.resume()读取

其实啊，在工作中也是很少直接这用到的，我们可以直接用pipe rs.pipe(ws)即可 这样就给一个可读流写入到一个可写流当中

自己实现的可读流

let EventEmitter = require('events');   //所有的流都是 EventEmitter 的实例,流继承EventEmitter
let fs = require('fs');
class ReadStream extends EventEmitter {
  constructor(path, options = {}) {
    super();
    this.path = path;
    this.autoClose = options.autoClose || true;
    this.flags = options.flags || 'r';
    this.encoding = options.encoding || null;
    this.start = options.start || 0;
    this.end = options.end || null;
    this.highWaterMark = options.highWaterMark || 64 * 1024;
    // 应该有一个读取文件的位置 可变的(可变的位置)
    this.pos = this.start;
    // 控制当前是否是流动模式
    this.flowing = null;
    // 构建读取到的内容的buffer
    this.buffer = Buffer.alloc(this.highWaterMark);
    // 当创建可读流 要将文件打开
    this.open(); // 异步执行
    this.on('newListener', (type) => {
      if(type === 'data'){ // 用户监听了data事件，就开始读取吧
        this.flowing = true;
        this.read();// 开始读取文件
      }
    });
  }
  read(){
    // 这时候文件还没有打开呢，等待着文件打开后再去读取
    if(typeof this.fd !== 'number'){
      // 等待着文件打开，再次调用read方法
      return this.once('open',()=>this.read());
    }
    // 开始读取了
    // 文件可能有10个字符串
    // start 0 end 4
    // 每次读三个 3
    // 0-2
    // 34
    let howMuchToRead = this.end ? Math.min(this.highWaterMark,this.end - this.pos 1) :this.highWaterMark
    // 文件描述符 读到哪个buffer里 读取到buffer的哪个位置
    // 往buffer里读取几个,读取的位置
    fs.read(this.fd, this.buffer,0,howMuchToRead,this.pos,(err,bytesRead)=>{
      if (bytesRead>0){ // 读到内容了
        this.pos  = bytesRead;
        // 保留有用的
        let r = this.buffer.slice(0, bytesRead);
        r = this.encoding ? r.toString(this.encoding) : r;
        // 第一次读取
        this.emit('data', r);
        if (this.flowing) {
          this.read();
        }
      }else{
        this.end = true;
        this.emit('end');
        this.destroy();
      }
    });
  }
  destroy() { // 判断文件是否打开 (将文件关闭掉)
    if (typeof this.fd === 'number') {
      fs.close(this.fd, () => {
        this.emit('close');
      });
      return;
    }
    this.emit('close');
  }
  open() { // 打开文件的逻辑
    fs.open(this.path, this.flags, (err, fd) => {
      if (err) {
        this.emit('error', err);
        if (this.autoClose) {
          this.destroy(); // 销毁 关闭文件（触发close事件）
        } return;
      }
      this.fd = fd;
      this.emit('open'); // 触发文件开启事件
    });
  }
  pause(){
    this.flowing = false;
  }
  resume(){
    this.flowing = true;
    this.read(); // 继续读取
  }
}
module.exports = ReadStream;

自己实现的可写流

let fs = require('fs');
let EventEmitter = require('events');

class WriteStream extends EventEmitter{
  constructor(path,options ={}){
    super();
    this.path = path;
    this.flags = options.flags || 'w';
    this.mode = options.mode || 0o666;
    this.highWaterMark = options.highWaterMark || 16*1024;
    this.start = options.start || 0;
    this.autoClose = options.autoClose|| true;
    this.encoding = options.encoding || 'utf8';

    // 是否需要触发drain事件
    this.needDrain = false;
    // 是否正在写入
    this.writing = false;
    // 缓存 正在写入就放到缓存中
    this.buffer = [];
    // 算一个当前缓存的个数
    this.len = 0;
    // 写入的时候也有位置关系
    this.pos = this.start;
    this.open();
  }
  // 0 [1 2] 
  write(chunk, encoding = this.encoding,callback){
    chunk = Buffer.isBuffer(chunk)?chunk:Buffer.from(chunk);
    this.len  = chunk.length;// 每次调用write就统计一下长度
    this.needDrain = this.highWaterMark <= this.len; 
    // this.fd
    if(this.writing){
      this.buffer.push({chunk,encoding,callback});
    }else{
      // 当文件写入后 清空缓存区的内容
      this.writing = true;  // 走缓存
      this._write(chunk,encoding,()=>this.clearBuffer());
    }
    return !this.needDrain; // write 的返回值必须是true / false   
    
    //这时候可以回头看一下上面的例子，在this.len >= this.higWaterMark的时候，返回了一个fasle,例子中就暂停读取了。等待写入完成
  }
  _write(chunk,encoding,callback){
    if (typeof this.fd !== 'number') {
      return this.once('open', () => this._write(chunk, encoding, callback));
    }
    // fd是文件描述符 chunk是数据 0 写入的位置和 长度 , this.pos偏移量
    fs.write(this.fd, chunk,0,chunk.length,this.pos,(err,bytesWritten)=>{
      this.pos  = bytesWritten;
      this.len -= bytesWritten; // 写入的长度会减少
      callback();
    });
  }
  clearBuffer(){
    let buf = this.buffer.shift();
    if(buf){
      this._write(buf.chunk, buf.encoding, () => this.clearBuffer());
    }else{
      this.writing = false;
      this.needDrain = false; // 触发一次drain  再置回false 方便下次继续判断
      this.emit('drain');
    }
  }
  destroy(){
    if(typeof this.fd === 'number'){
      fs.close(this.fd,()=>{
        this.emit('close');
      });
      return 
    }
    this.emit('close');
  }
  open(){
    fs.open(this.path,this.flags,this.mode,(err,fd)=>{
      if(err){
        this.emit('error');
        this.destroy();
        return 
      }
      this.fd = fd;
      this.emit('open');
    });
  }
}
module.exports = WriteStream;

以上就是流的一些基础知识，流的简单应用以及自己实现的可读流可写流。当然有很多不足之处，希望朋友们提出指正。也希望和各位朋友一起学习分享！