Streams sind eine leistungsstarke Funktion in Node.js, die den effizienten Umgang mit großen Datenmengen ermöglicht, indem sie Stück für Stück verarbeitet werden, anstatt alles auf einmal in den Speicher zu laden. Sie sind besonders nützlich für den Umgang mit großen Dateien, Echtzeitdaten oder sogar Netzwerkverbindungen. In diesem Artikel tauchen wir tief in die Node.js-Streams ein und behandeln die Arten von Streams, deren Verwendung anhand von Codebeispielen und einen Anwendungsfall aus der Praxis, um Ihr Verständnis zu festigen.
Ein Stream ist eine Folge von Daten, die im Laufe der Zeit verarbeitet werden. In Node.js sind Streams Instanzen von EventEmitter, was bedeutet, dass sie Ereignisse ausgeben und darauf reagieren können. Streams ermöglichen das Lesen und Schreiben von Daten in Blöcken (kleinen Teilen), anstatt alle Daten auf einmal zu laden, was sie speichereffizient und schneller macht.
Node.js bietet vier Arten von Streams:
Lassen Sie uns jeden Stream-Typ anhand von Beispielen untersuchen.
Mit einem lesbaren Stream können Sie Daten Stück für Stück aus einer Quelle wie einer Datei oder einer Netzwerkanforderung konsumieren.
Beispiel: Lesen einer Datei mithilfe eines lesbaren Streams
const fs = require('fs');
// Create a readable stream
const readableStream = fs.createReadStream('example.txt', 'utf8');
// Listen for 'data' events to read chunks of data
readableStream.on('data', (chunk) => {
console.log('New chunk received:');
console.log(chunk);
});
// Handle 'end' event when the file has been completely read
readableStream.on('end', () => {
console.log('File reading completed.');
});
// Handle any errors
readableStream.on('error', (err) => {
console.error('Error reading file:', err.message);
});
Erklärung:
Schreibbare Streams werden verwendet, um Daten Stück für Stück zu schreiben, beispielsweise um Daten in einer Datei zu speichern.
Beispiel: Schreiben von Daten in eine Datei mithilfe eines beschreibbaren Streams
const fs = require('fs');
// Create a writable stream
const writableStream = fs.createWriteStream('output.txt');
// Write chunks of data to the file
writableStream.write('First chunk of data.\n');
writableStream.write('Second chunk of data.\n');
// End the stream
writableStream.end('Final chunk of data.');
// Handle 'finish' event when writing is complete
writableStream.on('finish', () => {
console.log('Data writing completed.');
});
// Handle any errors
writableStream.on('error', (err) => {
console.error('Error writing to file:', err.message);
});
Erklärung:
Duplex-Streams können Daten sowohl lesen als auch schreiben und werden für Vorgänge wie Netzwerkprotokolle verwendet, bei denen Sie Daten senden und empfangen müssen.
Beispiel: Benutzerdefinierter Duplex-Stream
const { Duplex } = require('stream');
// Create a custom duplex stream
const myDuplexStream = new Duplex({
read(size) {
this.push('Reading data...');
this.push(null); // No more data to read
},
write(chunk, encoding, callback) {
console.log(`Writing: ${chunk.toString()}`);
callback();
}
});
// Read from the stream
myDuplexStream.on('data', (chunk) => {
console.log(chunk.toString());
});
// Write to the stream
myDuplexStream.write('This is a test.');
myDuplexStream.end();
Erklärung:
Transformationsströme ermöglichen es Ihnen, die Daten während der Übertragung zu ändern oder umzuwandeln. Sie sind eine besondere Art von Duplex-Stream.
Beispiel: Ein einfacher Transformationsstream in Großbuchstabentext
const { Transform } = require('stream');
// Create a custom transform stream
const toUpperCaseTransform = new Transform({
transform(chunk, encoding, callback) {
this.push(chunk.toString().toUpperCase());
callback();
}
});
// Pipe data through the transform stream
process.stdin.pipe(toUpperCaseTransform).pipe(process.stdout);
Erklärung:
Eine der gebräuchlichsten Methoden, mit Streams zu arbeiten, besteht darin, sie zusammenzuführen. Dies bedeutet, dass Daten von einem Stream an einen anderen übertragen werden. Dies ist nützlich, wenn Sie Daten Schritt für Schritt verarbeiten müssen, z. B. aus einer Datei lesen und in eine andere Datei schreiben.
Beispiel: Weiterleiten eines lesbaren Streams an einen beschreibbaren Stream
const fs = require('fs');
// Create a readable stream
const readableStream = fs.createReadStream('input.txt');
// Create a writable stream
const writableStream = fs.createWriteStream('output.txt');
// Pipe the readable stream into the writable stream
readableStream.pipe(writableStream);
// Handle 'finish' event when piping is done
writableStream.on('finish', () => {
console.log('File copied successfully.');
});
Erklärung:
In realen Anwendungen müssen Sie möglicherweise große Dateien auf den Server hochladen. Anstatt die gesamte Datei in den Speicher zu laden, können Sie Streams verwenden, um Datei-Uploads effizient abzuwickeln.
Beispiel: Hochladen einer Datei mithilfe von Streams mit Node.js und Multer
const express = require('express');
const multer = require('multer');
const fs = require('fs');
const app = express();
const upload = multer({ dest: 'uploads/' });
app.post('/upload', upload.single('file'), (req, res) => {
const readableStream = fs.createReadStream(req.file.path);
const writableStream = fs.createWriteStream(`./uploads/${req.file.originalname}`);
// Pipe the uploaded file to the writable stream
readableStream.pipe(writableStream);
writableStream.on('finish', () => {
res.send('File uploaded and saved.');
});
writableStream.on('error', (err) => {
res.status(500).send('Error saving file.');
});
});
app.listen(3000, () => {
console.log('Server is running on port 3000');
});
Explanation:
Example:
readableStream.on('error', (err) => {
console.error('Stream error:', err.message);
});
Example:
writableStream.write(chunk, (err) => {
if (err) console.error('Error writing chunk:', err.message);
});
Streams in Node.js offer a powerful and efficient way to handle data, especially in cases where data comes in large quantities or needs to be processed incrementally. From reading and writing files to handling network requests and processing data in real time, streams allow you to build scalable and performant applications. In this article, we explored the different types of streams, how to use them, and real-world use cases to deepen your understanding of stream-based processing in Node.js.
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