node stream有4種類型：1、Readable（可讀流）。需要實現“_read”方法來返回內容；2、Writable（可寫流），需要實現“_write”方法來接受內容；3、Duplex（可讀可寫流），需要實現“_read”和“_write”方法來接受和返回內容；4、Transform（轉換流），需要實現“_transform”方法來把接受的內容轉換之后返回內容。

本教程操作環境：windows7系統、nodejs16版，DELL G3電腦。

流（Stream）在 Nodejs 中是個十分基礎的概念，很多基礎模塊都是基于流實現的，扮演著十分重要的角色。同時流也是是一個十分難以理解的概念，這主要是相關的文檔比較缺少，對于 NodeJs 初學者來說，理解流往往需要花很多時間理解，才能真正掌握這個概念，所幸的是，對于大部分 NodeJs 使用者來說，僅僅是用來開發 Web 應用，對流的不充分認識并不影響使用。但是，理解流能夠對 NodeJs 中的其他模塊有更好的理解，同時在某些情況下，使用流來處理數據會有更好的效果。

Stream

Stream 是在 Node.js 中處理流數據的抽象接口。Stream 并不是一個實際的接口，而是對所有流的一種統稱。實際的接口有 ReadableStream、 WritableStream、ReadWriteStream 這幾個。

interface ReadableStream extends EventEmitter {     readable: boolean;     read(size?: number): string | Buffer;     setEncoding(encoding: BufferEncoding): this;     pause(): this;     resume(): this;     isPaused(): boolean;     pipe<T extends WritableStream>(destination: T, options?: { end?: boolean | undefined; }): T;     unpipe(destination?: WritableStream): this;     unshift(chunk: string | Uint8Array, encoding?: BufferEncoding): void;     wrap(oldStream: ReadableStream): this;     [Symbol.asyncIterator](): AsyncIterableIterator<string | Buffer>; }  interface WritableStream extends EventEmitter {     writable: boolean;     write(buffer: Uint8Array | string, cb?: (err?: Error | null) => void): boolean;     write(str: string, encoding?: BufferEncoding, cb?: (err?: Error | null) => void): boolean;     end(cb?: () => void): this;     end(data: string | Uint8Array, cb?: () => void): this;     end(str: string, encoding?: BufferEncoding, cb?: () => void): this; }  interface ReadWriteStream extends ReadableStream, WritableStream { }

可以看出 ReadableStream 和 WritableStream 都是繼承 EventEmitter 類的接口（ts中接口是可以繼承類的，因為他們只是在進行類型的合并）。

上面這些接口對應的實現類分別是 Readable、Writable 和 Duplex

NodeJs中的流有4種：

• Readable 可讀流（實現ReadableStream）

• Writable 可寫流（實現WritableStream）

• Duplex 可讀可寫流（繼承Readable后實現WritableStream）

• Transform 轉換流（繼承Duplex）

它們都有要實現的方法：

• Readable 需要實現 _read 方法來返回內容

• Writable 需要實現 _write 方法來接受內容

• Duplex 需要實現 _read 和 _write 方法來接受和返回內容

• Transform 需要實現 _transform 方法來把接受的內容轉換之后返回

Readable

可讀流（Readable）是流的一種類型，他有兩種模式三種狀態

兩種讀取模式：

• 流動模式：數據會從底層系統讀取寫入到緩沖區，當緩沖區被寫滿后自動通過 EventEmitter 盡快的將數據傳遞給所注冊的事件處理程序中

• 暫停模式：在這種模式下將不會主動觸發 EventEmitter 傳輸數據，必須顯示的調用 Readable.read() 方法來從緩沖區中讀取數據，read 會觸發響應到 EventEmitter 事件。

三種狀態：

• readableFlowing === null（初始狀態）

• readableFlowing === false（暫停模式）

• readableFlowing === true（流動模式）

初始時流的 readable.readableFlowing 為 null

添加data事件后變為 true 。調用 pause()、unpipe()、或接收到背壓或者添加 readable 事件，則 readableFlowing 會被設為 false ，在這個狀態下，為 data 事件綁定監聽器不會使 readableFlowing 切換到 true。

調用 resume() 可以讓可讀流的 readableFlowing 切換到 true

移除所有的 readable 事件是使 readableFlowing 變為 null 的唯一方法。

const fs = require('fs');  const readStreams = fs.createReadStream('./EventEmitter.js', {     highWaterMark: 100// 緩存池浮標值 })  readStreams.on('readable', () => {     console.log('緩沖區滿了')     readStreams.read()// 消費緩存池的所有數據，返回結果并且觸發data事件 })   readStreams.on('data', (data) => {     console.log('data') })

https://github1s.com/nodejs/node/blob/v16.14.0/lib/internal/streams/readable.js#L527

當 size 為 0 會觸發 readable 事件。

當緩存池中的數據長度達到浮標值 highWaterMark 后，就不會在主動請求生產數據，而是等待數據被消費后在生產數據

暫停狀態的流如果不調用 read 來消費數據時，后續也不會在觸發 data 和 readable，當調用 read 消費時會先判斷本次消費后剩余的數據長度是否低于 浮標值，如果低于 浮標值 就會在消費前請求生產數據。這樣在 read 后的邏輯執行完成后新的數據大概率也已經生產完成，然后再次觸發 readable，這種提前生產下一次消費的數據存放在緩存池的機制也是緩存流為什么快的原因

流動狀態下的流有兩種情況

• 生產速度慢于消費速度時：這種情況下每一個生產數據后一般緩存池中都不會有剩余數據，直接將本次生產的數據傳遞給 data 事件即可（因為沒有進入緩存池，所以也不用調用 read 來消費），然后立即開始生產新數據，待上一次數據消費完后新數據才生產好，再次觸發 data ，一只到流結束。
• 生產速度快于消費速度時：此時每一次生產完數據后一般緩存池都還存在未消費的數據，這種情況一般會在消費數據時開始生產下一次消費的數據，待舊數據消費完后新數據已經生產完并且放入緩存池

他們的區別僅僅在于數據生產后緩存池是否還存在數據，如果存在數據則將生產的數據 push 到緩存池等待消費，如果不存在則直接將數據交給 data 而不加入緩存池。

值得注意的是當一個緩存池中存在數據的流從暫停模式進入的流動模式時，會先循環調用 read 來消費數據只到返回 null

暫停模式

暫停模式下，一個可讀流讀創建時，模式是暫停模式，創建后會自動調用 _read 方法，把數據從數據源 push 到緩沖池中，直到緩沖池中的數據達到了浮標值。每當數據到達浮標值時，可讀流會觸發一個 " readable " 事件，告訴消費者有數據已經準備好了，可以繼續消費。

一般來說， 'readable' 事件表明流有新的動態：要么有新的數據，要么到達流的盡頭。所以，數據源的數據被讀完前，也會觸發一次 'readable' 事件；

消費者 " readable " 事件的處理函數中，通過 stream.read(size) 主動消費緩沖池中的數據。

const { Readable } = require('stream')  let count = 1000 const myReadable = new Readable({     highWaterMark: 300,     // 參數的 read 方法會作為流的 _read 方法，用于獲取源數據     read(size) {         // 假設我們的源數據上 1000 個1         let chunk = null         // 讀取數據的過程一般是異步的，例如IO操作         setTimeout(() => {             if (count > 0) {                 let chunkLength = Math.min(count, size)                 chunk = '1'.repeat(chunkLength)                 count -= chunkLength             }             this.push(chunk)         }, 500)     } }) // 每一次成功 push 數據到緩存池后都會觸發 readable myReadable.on('readable', () => {     const chunk = myReadable.read()//消費當前緩存池中所有數據     console.log(chunk.toString()) })

值得注意的是， 如果 read(size) 的 size 大于浮標值，會重新計算新的浮標值，新浮標值是size的下一個二次冪（size <= 2^n，n取最小值）

//  hwm 不會大于 1GB. const MAX_HWM = 0x40000000; function computeNewHighWaterMark(n) {   if (n >= MAX_HWM) {     // 1GB限制     n = MAX_HWM;   } else {     //取下一個2最高冪，以防止過度增加hwm     n--;     n |= n >>> 1;     n |= n >>> 2;     n |= n >>> 4;     n |= n >>> 8;     n |= n >>> 16;     n++;   }   return n; }

流動模式

所有可讀流開始的時候都是暫停模式，可以通過以下方法可以切換至流動模式：

• 添加 " data " 事件句柄；
• 調用 “ resume ”方法；
• 使用 " pipe " 方法把數據發送到可寫流

流動模式下，緩沖池里面的數據會自動輸出到消費端進行消費，同時，每次輸出數據后，會自動回調 _read 方法，把數據源的數據放到緩沖池中，如果此時緩存池中不存在數據則會直接吧數據傳遞給 data 事件，不會經過緩存池；直到流動模式切換至其他暫停模式，或者數據源的數據被讀取完了（ push(null) ）;

可讀流可以通過以下方式切換回暫停模式：

• 如果沒有管道目標，則調用 stream.pause() 。
• 如果有管道目標，則移除所有管道目標。調用 stream.unpipe() 可以移除多個管道目標。

const { Readable } = require('stream')  let count = 1000 const myReadable = new Readable({     highWaterMark: 300,     read(size) {         let chunk = null         setTimeout(() => {             if (count > 0) {                 let chunkLength = Math.min(count, size)                 chunk = '1'.repeat(chunkLength)                 count -= chunkLength             }             this.push(chunk)         }, 500)     } })  myReadable.on('data', data => {     console.log(data.toString()) })

Writable

相對可讀流來說，可寫流要簡單一些。

當生產者調用 write(chunk) 時，內部會根據一些狀態（corked，writing等）選擇是否緩存到緩沖隊列中或者調用 _write，每次寫完數據后，會嘗試清空緩存隊列中的數據。如果緩沖隊列中的數據大小超出了浮標值（highWaterMark），消費者調用 write(chunk) 后會返回 false，這時候生產者應該停止繼續寫入。

那么什么時候可以繼續寫入呢？當緩沖中的數據都被成功 _write 之后，清空了緩沖隊列后會觸發 drain 事件，這時候生產者可以繼續寫入數據。

當生產者需要結束寫入數據時，需要調用 stream.end 方法通知可寫流結束。

const { Writable, Duplex } = require('stream') let fileContent = '' const myWritable = new Writable({     highWaterMark: 10,     write(chunk, encoding, callback) {// 會作為_write方法         setTimeout(()=>{             fileContent += chunk             callback()// 寫入結束后調用         }, 500)     } })  myWritable.on('close', ()=>{     console.log('close', fileContent) }) myWritable.write('123123')// true myWritable.write('123123')// false myWritable.end()

注意，在緩存池中數據到達浮標值后，此時緩存池中可能存在多個節點，在清空緩存池的過程中（循環調用_read）,并不會向可讀流一樣盡量一次消費長度為浮標值的數據，而是每次消費一個緩沖區節點，即使這個緩沖區長度于浮標值不一致也是如此

const { Writable } = require('stream')   let fileContent = '' const myWritable = new Writable({     highWaterMark: 10,     write(chunk, encoding, callback) {         setTimeout(()=>{             fileContent += chunk             console.log('消費', chunk.toString())             callback()// 寫入結束后調用         }, 100)     } })  myWritable.on('close', ()=>{     console.log('close', fileContent) })  let count = 0 function productionData(){     let flag = true     while (count <= 20 && flag){         flag = myWritable.write(count.toString())         count++     }     if(count > 20){         myWritable.end()     } } productionData() myWritable.on('drain', productionData)

上述是一個浮標值為 10 的可寫流，現在數據源是一個 0——20 到連續的數字字符串，productionData 用于寫入數據。

• 首先第一次調用 myWritable.write("0") 時，因為緩存池不存在數據，所以 "0" 不進入緩存池，而是直接交給 _wirte，myWritable.write("0") 返回值為 true

• 當執行 myWritable.write("1") 時，因為 _wirte 的 callback 還未調用，表明上一次數據還未寫入完，位置保證數據寫入的有序性，只能創建一個緩沖區將 "1" 加入緩存池中。后面 2-9 都是如此

• 當執行 myWritable.write("10") 時，此時緩沖區長度為 9（1-9），還未到達浮標值， "10" 繼續作為一個緩沖區加入緩存池中，此時緩存池長度變為 11，所以 myWritable.write("1") 返回 false，這意味著緩沖區的數據已經足夠，我們需要等待 drain 事件通知時再生產數據。

• 100ms過后，_write("0", encoding, callback) 的 callback 被調用，表明 "0" 已經寫入完成。然后會檢查緩存池中是否存在數據，如果存在則會先調用 _read 消費緩存池的頭節點("1")，然后繼續重復這個過程直到緩存池為空后觸發 drain 事件，再次執行 productionData

• 調用 myWritable.write("11")，觸發第1步開始的過程，直到流結束。

Duplex

在理解了可讀流與可寫流后，雙工流就好理解了，雙工流事實上是繼承了可讀流然后實現了可寫流（源碼是這么寫的，但是應該說是同時實現了可讀流和可寫流更加好）。

Duplex 流需要同時實現下面兩個方法

• 實現 _read() 方法，為可讀流生產數據

• 實現 _write() 方法，為可寫流消費數據

上面兩個方法如何實現在上面可寫流可讀流的部分已經介紹過了，這里需要注意的是，雙工流是存在兩個獨立的緩存池分別提供給兩個流，他們的數據源也不一樣

以 NodeJs 的標準輸入輸出流為例：

• 當我們在控制臺輸入數據時會觸發其 data 事件，這證明他有可讀流的功能，每一次用戶鍵入回車相當于調用可讀的 push 方法推送生產的數據。
• 當我們調用其 write 方法時也可以向控制臺輸出內容，但是不會觸發 data 事件，這說明他有可寫流的功能，而且有獨立的緩沖區，_write 方法的實現內容就是讓控制臺展示文字。

// 每當用戶在控制臺輸入數據（_read），就會觸發data事件，這是可讀流的特性 process.stdin.on('data', data=>{     process.stdin.write(data); })  // 每隔一秒向標準輸入流生產數據（這是可寫流的特性，會直接輸出到控制臺上），不會觸發data setInterval(()=>{     process.stdin.write('不是用戶控制臺輸入的數據') }, 1000)

Transform

可以將 Duplex 流視為具有可寫流的可讀流。兩者都是獨立的，每個都有獨立的內部緩沖區。讀寫事件獨立發生。

                             Duplex Stream                           ------------------|                     Read  <-----               External Source             You           ------------------|                       Write ----->               External Sink                           ------------------|

Transform 流是雙工的，其中讀寫以因果關系進行。雙工流的端點通過某種轉換鏈接。讀取要求發生寫入。

                                 Transform Stream                            --------------|--------------             You     Write  ---->                   ---->  Read  You                            --------------|--------------

對于創建 Transform 流，最重要的是要實現 _transform 方法而不是 _write 或者 _read。 _transform 中對可寫流寫入的數據做處理（消費）然后為可讀流生產數據。

轉換流還經常會實現一個 `_flush` 方法，他會在流結束前被調用，一般用于對流的末尾追加一些東西，例如壓縮文件時的一些壓縮信息就是在這里加上的

const { write } = require('fs') const { Transform, PassThrough } = require('stream')  const reurce = '1312123213124341234213423428354816273513461891468186499126412'  const transform = new Transform({     highWaterMark: 10,     transform(chunk ,encoding, callback){// 轉換數據，調用push將轉換結果加入緩存池         this.push(chunk.toString().replace('1', '@'))         callback()     },     flush(callback){// end觸發前執行         this.push('<<<')         callback()     } })   // write 不斷寫入數據 let count = 0 transform.write('>>>') function productionData() {     let flag = true     while (count <= 20 && flag) {         flag = transform.write(count.toString())         count++     }     if (count > 20) {         transform.end()     } } productionData() transform.on('drain', productionData)   let result = '' transform.on('data', data=>{     result += data.toString() }) transform.on('end', ()=>{     console.log(result)     // >>>0@23456789@0@1@2@3@4@5@6@7@8@920<<< })