了解 Node.js 流：什麼、為什麼以及如何使用它們-js教程-PHP中文網

Understanding Node.js Streams: What, Why, and How to Use Them

Node.js 流是高效率處理大量資料的重要功能。與傳統的輸入輸出機制不同，流允許以區塊的形式處理數據，而不是將整個數據加載到記憶體中，這使得它們非常適合處理大檔案或即時數據。在本文中，我們將深入探討 Node.js Streams 是什麼、為什麼它們有用、如何實現它們，以及各種類型的流以及詳細的範例和用例。

什麼是 Node.js 流？

簡單來說，流是隨著時間的推移從一個點移動到另一個點的一系列資料。您可以將其視為一條傳送帶，資料逐段流動，而不是一次全部流動。

Node.js Streams 的工作原理類似；它們允許您以區塊的形式（而不是一次全部）讀取和寫入數據，從而使它們具有很高的記憶體效率。

Node.js 中的流建構在 EventEmitter 之上，使其成為事件驅動的。一些重要事件包括：

data：當資料可供使用時發出。
end：當沒有更多資料可供使用時發出。
error：當讀取或寫入過程中發生錯誤時發出。

為什麼要使用流？

與 fs.readFile() 或 fs.writeFile() 等傳統方法相比，流在處理 I/O 方面具有多種優勢：

記憶體效率：您可以處理非常大的文件，而無需消耗大量內存，因為資料是按區塊處理的。
性能：流提供非阻塞 I/O。它們允許逐段讀取或寫入數據，而無需等待整個操作完成，從而使程式響應更快。
即時數據處理：串流可以處理即時數據，例如來自 API 的即時視訊/音訊或大型數據集。

Node.js 中的流類型

Node.js 中有四種類型的流：

可讀流：用於讀取資料。
可寫流：用於寫入資料。
雙工流：可以同時讀寫資料的流。
轉換流：一種雙工流，其中輸出是輸入的修改版本（例如資料壓縮）。

讓我們透過範例來了解每種類型。

1. 可讀串流

可讀流用於逐塊讀取資料。例如，當讀取大檔案時，使用可讀流允許我們將小塊資料讀取到記憶體中，而不是載入整個檔案。

範例：使用可讀流讀取文件

const fs = require('fs');

// Create a readable stream
const readableStream = fs.createReadStream('largefile.txt', { encoding: 'utf8' });

// Listen for data events and process chunks
readableStream.on('data', (chunk) => {
  console.log('Chunk received:', chunk);
});

// Listen for the end event when no more data is available
readableStream.on('end', () => {
  console.log('No more data.');
});

// Handle error event
readableStream.on('error', (err) => {
  console.error('Error reading the file:', err);
});

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說明：

fs.createReadStream() 建立一個流來分塊讀取檔案。
每次有一個 chunk 準備好時都會觸發 data 事件，當沒有更多資料可供讀取時會觸發 end 事件。

2. 可寫流

可寫流用於逐塊寫入資料。您可以將其串流傳輸到檔案或另一個可寫入目的地，而不是一次寫入所有資料。

範例：使用可寫入流寫入資料

const fs = require('fs');

// Create a writable stream
const writableStream = fs.createWriteStream('output.txt');

// Write chunks to the writable stream
writableStream.write('Hello, World!\n');
writableStream.write('Streaming data...\n');

// End the stream (important to avoid hanging the process)
writableStream.end('Done writing.\n');

// Listen for the finish event
writableStream.on('finish', () => {
  console.log('Data has been written to output.txt');
});

// Handle error event
writableStream.on('error', (err) => {
  console.error('Error writing to the file:', err);
});

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說明：

fs.createWriteStream() 建立一個可寫流。
使用 write() 方法將資料寫入流。
當所有資料寫入時，會觸發 finish 事件，end() 方法標誌著流的結束。

3. 雙工流

雙工流既可以讀取也可以寫入資料。雙工流的典型範例是網路套接字，您可以在其中同時傳送和接收資料。

例：雙工流

const { Duplex } = require('stream');

const duplexStream = new Duplex({
  write(chunk, encoding, callback) {
    console.log(`Writing: ${chunk.toString()}`);
    callback();
  },
  read(size) {
    this.push('More data');
    this.push(null);  // End the stream
  }
});

// Write to the duplex stream
duplexStream.write('Hello Duplex!\n');

// Read from the duplex stream
duplexStream.on('data', (chunk) => {
  console.log(`Read: ${chunk}`);
});

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說明：

我們定義了用於寫入的 write 方法和用於讀取的 read 方法。
雙工流可以同時處理讀取和寫入。

4. 轉換流

轉換流會在資料通過流時修改資料。例如，轉換流可以壓縮、加密或操作資料。

範例：轉換流（大寫文字）

const { Transform } = require('stream');

// Create a transform stream that converts data to uppercase
const transformStream = new Transform({
  transform(chunk, encoding, callback) {
    this.push(chunk.toString().toUpperCase());
    callback();
  }
});

// Pipe input to transform stream and then output the result
process.stdin.pipe(transformStream).pipe(process.stdout);

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說明：

從stdin輸入的資料透過transform方法轉換為大寫，然後輸出到stdout。

管道流

Node.js 流的主要功能之一是它們能夠透過管道傳輸。管道允許您將流連結在一起，將一個流的輸出作為另一個流的輸入傳遞。

範例：將可讀流透過管道傳輸到可寫流

const fs = require('fs');

// Create a readable stream for the input file
const readableStream = fs.createReadStream('input.txt');

// Create a writable stream for the output file
const writableStream = fs.createWriteStream('output.txt');

// Pipe the readable stream into the writable stream
readableStream.pipe(writableStream);

// Handle errors
readableStream.on('error', (err) => console.error('Read error:', err));
writableStream.on('error', (err) => console.error('Write error:', err));

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說明：