彻底掌握 Node.js 四大流，解决爆缓冲区的“背压”问题

把一个东西从 A 搬到 B 该怎么搬呢?背压

抬起来，移动到目的彻底冲区地，放下不就行了么。掌握

那如果这个东西有一吨重呢?大流的问

那就一部分一部分的搬。

其实 IO 也就是解决搬东西，包括网络的爆缓 IO、文件的背压 IO，如果数据量少，彻底冲区那么直接传送全部内容就行了，掌握但如果内容特别多，大流的问一次性加载到内存会崩溃，解决而且速度也慢，爆缓这时候就可以一部分一部分的背压处理，这就是彻底冲区流的思想。

各种语言基本都实现了 stream 的掌握 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：

Node.js 的 4 种 stream 是源码下载什么 生成器如何与 Readable Stream 结合 stream 的暂停和流动 什么是背压问题，如何解决

Node.js 的 4种 stream

流的直观感受

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。

流的亿华云计算 api

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：

Readable 需要实现 _read 方法来返回内容 Writable 需要实现 _write 方法来接受内容 Duplex 需要实现 _read 和 _write 方法来接受和返回内容 Transform 需要实现 _transform 方法来把接受的内容转换之后返回

我们分别来看一下：

Readable

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香港云服务器壳呀，;     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

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

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。

Transform

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：

流的暂停和流动

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。

背压

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。

解决背压

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：

true: 数据已经写入目标 false：目标不可写入，暂时放在缓冲区

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。

pipe 有背压问题么?

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); 

总结

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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