本篇文章带大家了解一下Node.js中的4种 stream,看看怎么解决爆缓冲区的“背压”问题,有需要的朋友可以去学习了解一下~
把一个东西从 A 搬到 B 该怎么搬呢?
抬起来,移动到目的地,放下不就行了么。
那如果这个东西有一吨重呢?
那就一部分一部分的搬。
其实 IO 也就是搬东西,包括网络的 IO、文件的 IO,如果数据量少,那么直接传送全部内容就行了,但如果内容特别多,一次性加载到内存会崩溃,而且速度也慢,这时候就可以一部分一部分的处理,这就是流的思想。【推荐学习:《nodejs 教程》】
各种语言基本都实现了 stream 的 api,Node.js 也是,stream api 是比较常用的,下面我们就来探究一下 stream。
本文会回答以下问题:
从一个地方流到另一个地方,显然有流出的一方和流入的一方,流出的一方就是可读流(readable),而流入的一方就是可写流(writable)。
当然,也有的流既可以流入又可以流出,这种叫做双工流(duplex)
既然可以流入又可以流出,那么是不是可以对流入的内容做下转换再流出呢,这种流叫做转换流(transform)
duplex 流的流入和流出内容不需要相关,而 transform 流的流入和流出是相关的,这是两者的区别。
Node.js 提供的 stream 就是上面介绍的那 4 种:
const stream = require('stream'); // 可读流 const Readable = stream.Readable; // 可写流 const Writable = stream.Writable; // 双工流 const Duplex = stream.Duplex; // 转换流 const Transform = stream.Transform;
它们都有要实现的方法:
我们分别来看一下:
Readable 要实现 _read 方法,通过 push 返回具体的数据。
const Stream = require('stream'); const readableStream = Stream.Readable(); readableStream._read = function() { this.push('阿门阿前一棵葡萄树,'); this.push('阿东阿东绿的刚发芽,'); this.push('阿东背着那重重的的壳呀,'); this.push('一步一步地往上爬。') this.push(null); } readableStream.on('data', (data)=> { console.log(data.toString()) }); readableStream.on('end', () => { console.log('done~'); });
当 push 一个 null 时,就代表结束流。
执行效果如下:
创建 Readable 也可以通过继承的方式:
const Stream = require('stream'); class ReadableDong extends Stream.Readable { constructor() { super(); } _read() { this.push('阿门阿前一棵葡萄树,'); this.push('阿东阿东绿的刚发芽,'); this.push('阿东背着那重重的的壳呀,'); this.push('一步一步地往上爬。') this.push(null); } } const readableStream = new ReadableDong(); readableStream.on('data', (data)=> { console.log(data.toString()) }); readableStream.on('end', () => { console.log('done~'); });
可读流是生成内容的,那么很自然可以和生成器结合:
const Stream = require('stream'); class ReadableDong extends Stream.Readable { constructor(iterator) { super(); this.iterator = iterator; } _read() { const next = this.iterator.next(); if(next.done) { return this.push(null); } else { this.push(next.value) } } } function *songGenerator() { yield '阿门阿前一棵葡萄树,'; yield '阿东阿东绿的刚发芽,'; yield '阿东背着那重重的的壳呀,'; yield '一步一步地往上爬。'; } const songIterator = songGenerator(); const readableStream = new ReadableDong(songIterator); readableStream.on('data', (data)=> { console.log(data.toString()) }); readableStream.on('end', () => { console.log('done~'); });
这就是可读流,通过实现 _read 方法来返回内容。
Writable 要实现 _write 方法,接收写入的内容。
const Stream = require('stream'); const writableStream = Stream.Writable(); writableStream._write = function (data, enc, next) { console.log(data.toString()); // 每秒写一次 setTimeout(() => { next(); }, 1000); } writableStream.on('finish', () => console.log('done~')); writableStream.write('阿门阿前一棵葡萄树,'); writableStream.write('阿东阿东绿的刚发芽,'); writableStream.write('阿东背着那重重的的壳呀,'); writableStream.write('一步一步地往上爬。'); writableStream.end();
接收写入的内容,打印出来,并且调用 next 来处理下一个写入的内容,这里调用 next 是异步的,可以控制频率。
跑了一下,确实可以正常的处理写入的内容:
这就是可写流,通过实现 _write 方法来处理写入的内容。
Duplex 是可读可写,同时实现 _read 和 _write 就可以了
const Stream = require('stream'); var duplexStream = Stream.Duplex(); duplexStream._read = function () { this.push('阿门阿前一棵葡萄树,'); this.push('阿东阿东绿的刚发芽,'); this.push('阿东背着那重重的的壳呀,'); this.push('一步一步地往上爬。') this.push(null); } duplexStream._write = function (data, enc, next) { console.log(data.toString()); next(); } duplexStream.on('data', data => console.log(data.toString())); duplexStream.on('end', data => console.log('read done~')); duplexStream.write('阿门阿前一棵葡萄树,'); duplexStream.write('阿东阿东绿的刚发芽,'); duplexStream.write('阿东背着那重重的的壳呀,'); duplexStream.write('一步一步地往上爬。'); duplexStream.end(); duplexStream.on('finish', data => console.log('write done~'));
整合了 Readable 流和 Writable 流的功能,这就是双工流 Duplex。
Duplex 流虽然可读可写,但是两者之间没啥关联,而有的时候需要对流入的内容做转换之后流出,这时候就需要转换流 Transform。
Transform 流要实现 _transform 的 api,我们实现下对内容做反转的转换流:
const Stream = require('stream'); class TransformReverse extends Stream.Transform { constructor() { super() } _transform(buf, enc, next) { const res = buf.toString().split('').reverse().join(''); this.push(res) next() } } var transformStream = new TransformReverse(); transformStream.on('data', data => console.log(data.toString())) transformStream.on('end', data => console.log('read done~')); transformStream.write('阿门阿前一棵葡萄树'); transformStream.write('阿东阿东绿的刚发芽'); transformStream.write('阿东背着那重重的的壳呀'); transformStream.write('一步一步地往上爬'); transformStream.end() transformStream.on('finish', data => console.log('write done~'));
跑了一下,效果如下:
我们从 Readable 流中获取内容,然后流入 Writable 流,两边分别做 _read 和 _write 的实现,就实现了流动。
但是 read 和 write 都是异步的,如果两者速率不一致呢?
如果 Readable 读入数据的速率大于 Writable 写入速度的速率,这样就会积累一些数据在缓冲区,如果缓冲的数据过多,就会爆掉,会丢失数据。
而如果 Readable 读入数据的速率小于 Writable 写入速度的速率呢?那没关系,最多就是中间有段空闲时期。
这种读入速率大于写入速率的现象叫做“背压”
,或者“负压”
。也很好理解,写入段压力比较大,写不进去了,会爆缓冲区,导致数据丢失。
这个缓冲区大小可以通过 readableHighWaterMark 和 writableHightWaterMark 来查看,是 16k。
怎么解决这种读写速率不一致的问题呢?
当没写完的时候,暂停读就行了。这样就不会读入的数据越来越多,驻留在缓冲区。
readable stream 有个 readableFlowing 的属性,代表是否自动读入数据,默认为 true,也就是自动读入数据,然后监听 data 事件就可以拿到了。
当 readableFlowing 设置为 false 就不会自动读了,需要手动通过 read 来读入。
readableStream.readableFlowing = false; let data; while((data = readableStream.read()) != null) { console.log(data.toString()); }
但自己手动 read 比较麻烦,我们依然可以用自动流入的方式,调用 pause 和 resume 来暂停和恢复就行了。
当调用 writable stream 的 write 方法的时候会返回一个 boolean 值代表是写入了目标还是放在了缓冲区:
我们可以判断返回 false 的时候就 pause,然后等缓冲区清空了就 resume:
const rs = fs.createReadStream(src); const ws = fs.createWriteStream(dst); rs.on('data', function (chunk) { if (ws.write(chunk) === false) { rs.pause(); } }); rs.on('end', function () { ws.end(); }); ws.on('drain', function () { rs.resume(); });
这样就能达到根据写入速率暂停和恢复读入速率的功能,解决了背压问题。
平时我们经常会用 pipe 来直接把 Readable 流对接到 Writable 流,但是好像也没遇到过背压问题,其实是 pipe 内部已经做了读入速率的动态调节了。
const rs = fs.createReadStream(src); const ws = fs.createWriteStream(dst); rs.pipe(ws);
流是传输数据时常见的思想,就是一部分一部分的传输内容,是文件读写、网络通信的基础概念。
Node.js 也提供了 stream 的 api,包括 Readable 可读流、Writable 可写流、Duplex 双工流、Transform 转换流。它们分别实现 _read、_write、_read + _write、_transform 方法,来做数据的返回和处理。
创建 Readable 对象既可以直接调用 Readable api 创建,然后重写 _read 方法,也可以继承 Readable 实现一个子类,之后实例化。其他流同理。(Readable 可以很容易的和 generator 结合)
当读入的速率大于写入速率的时候就会出现“背压”现象,会爆缓冲区导致数据丢失,解决的方式是根据 write 的速率来动态 pause 和 resume 可读流的速率。pipe 就没有这个问题,因为内部做了处理。
流是掌握 IO 绕不过去的一个概念,而背压问题也是流很常见的问题,遇到了数据丢失可以考虑是否发生了背压。希望这篇文章能够帮大家理清思路,真正掌握 stream!
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以上就是深入了解Node.js中的4种 stream的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!