Node.js Shell 脚本开发指南（中）

绝不原创的飞龙2024-01-28 5:09

九、原生 Node.js 流

原文：exploringjs.com/nodejs-shell-scripting/ch_nodejs-streams.html

译者：飞龙

协议：CC BY-NC-SA 4.0

  • 9.1 总结：异步迭代和异步生成器

  • 9.2 流

    • 9.2.1 管道

    • 9.2.2 文本编码

    • 9.2.3 辅助函数：readableToString()

    • 9.2.4 一些初步说明

  • 9.3 可读流

    • 9.3.1 创建可读流

    • 9.3.2 通过for-await-of从可读流中读取块

    • 9.3.3 通过模块'node:readlines'从可读流中读取行

  • 9.4 通过异步生成器转换可读流(ch_nodejs-streams.html#transforming-Readable-via-async-generator)

    • 9.4.1 从异步可迭代对象中的块转换为编号行

  • 9.5 可写流

    • 9.5.1 为文件创建可写流

    • 9.5.2 写入可写流

  • 9.6 快速参考：与流相关的功能(ch_nodejs-streams.html#quick-reference-stream-related-functionality)

  • 9.7 进一步阅读和本章的来源

本章是对 Node 的原生流的介绍。它们支持异步迭代，这使它们更容易使用，这也是我们在本章中主要使用的。

请注意，跨平台的web 流在§10"在 Node.js 上使用 web 流"中有所涵盖。我们在本书中主要使用这些。因此，如果您愿意，可以跳过当前章节。

9.1 总结：异步迭代和异步生成器

异步迭代是一种异步检索数据容器内容的协议（意味着当前的"任务"在检索项目之前可能会暂停）。

异步生成器有助于异步迭代。例如，这是一个异步生成器函数：

js 复制代码 
/**
 * @returns an asynchronous iterable
 */
async function* asyncGenerator(asyncIterable) {
 for await (const item of asyncIterable) { // input
 if (···) {
 yield '> ' + item; // output
 }
 }
}

  • for-await-of循环遍历输入的asyncIterable。这个循环也适用于普通的异步函数。

  • yield将值提供给此生成器返回的异步可迭代对象。

在本章的其余部分，请仔细注意函数是异步函数还是异步生成器函数：

js 复制代码 
/** @returns a Promise */
async function asyncFunction() { /*···*/ }

/** @returns an async iterable */
async function* asyncGeneratorFunction() { /*···*/ }

9.2 流

流是一种模式，其核心思想是"分而治之"大量数据：如果我们将其分割成较小的部分并一次处理一部分，我们就可以处理它。

Node.js 支持几种流，例如：

  • 可读流 是我们可以从中读取数据的流。换句话说，它们是数据的来源。一个例子是可读文件流，它允许我们读取文件的内容。

  • 可写流 是我们可以写入数据的流。换句话说，它们是数据的接收端。一个例子是可写文件流，它允许我们向文件写入数据。

  • 转换流 既可读又可写。作为可写流，它接收数据块，转换（更改或丢弃）它们，然后将它们作为可读流输出。

9.2.1 管道

为了在多个步骤中处理流数据，我们可以管道（连接）流：

  1. 输入通过可读流接收。

  2. 每个处理步骤都是通过转换流执行的。

  3. 对于最后的处理步骤，我们有两个选项：

    • 我们可以将最近的可读流中的数据写入可写流。也就是说，可写流是我们管道的最后一个元素。

    • 我们可以以其他方式处理最近的可读流中的数据。

部分（2）是可选的。

9.2.2 文本编码

创建文本流时，最好始终指定编码：

  • Node.js 文档中有支持的编码及其默认拼写的列表 - 例如：

    • 'utf8'

    • 'utf16le'

    • 'base64'

  • 也允许一些不同的拼写。您可以使用Buffer.isEncoding()来检查哪些是：

    js 复制代码 
    > buffer.Buffer.isEncoding('utf8')
true
> buffer.Buffer.isEncoding('utf-8')
true
> buffer.Buffer.isEncoding('UTF-8')
true
> buffer.Buffer.isEncoding('UTF:8')
false

编码的默认值是null，等同于'utf8'。

9.2.3 辅助函数：readableToString()

我们偶尔会使用以下辅助函数。您不需要理解它的工作原理，只需（大致）了解它的作用。

js 复制代码 
import * as stream from 'stream';

/**
 * Reads all the text in a readable stream and returns it as a string,
 * via a Promise.
 * @param  {stream.Readable} readable
 */
function readableToString(readable) {
 return new Promise((resolve, reject) => {
 let data = '';
 readable.on('data', function (chunk) {
 data += chunk;
 });
 readable.on('end', function () {
 resolve(data);
 });
 readable.on('error', function (err) {
 reject(err);
 });
 });
}

此函数是通过基于事件的 API 实现的。稍后我们将看到一个更简单的方法 - 通过异步迭代。

9.2.4 一些初步说明

  • 在本章中，我们只会使用文本流。

  • 在示例中，我们偶尔会遇到await被用于顶层。在这种情况下，我们假设我们在模块内或在异步函数的主体内。

  • 每当有换行符时，我们都支持：

    • Unix：'\n'（LF）

    • Windows：'\r\n'（CR LF）当前平台的换行符可以通过模块os中的常量EOL访问。

9.3 可读流

9.3.1 创建可读流
9.3.1.1 从文件创建可读流

我们可以使用fs.createReadStream()来创建可读流：

js 复制代码 
import * as fs from 'fs';

const readableStream = fs.createReadStream(
 'tmp/test.txt', {encoding: 'utf8'});

assert.equal(
 await readableToString(readableStream),
 'This is a test!\n');
9.3.1.2 Readable.from(): 从可迭代对象创建可读流

静态方法Readable.from(iterable, options?)创建一个可读流，其中包含iterable中包含的数据。iterable可以是同步可迭代对象或异步可迭代对象。参数options是可选的，可以用于指定文本编码等其他内容。

js 复制代码 
import * as stream from 'stream';

function* gen() {
 yield 'One line\n';
 yield 'Another line\n';
}
const readableStream = stream.Readable.from(gen(), {encoding: 'utf8'});
assert.equal(
 await readableToString(readableStream),
 'One line\nAnother line\n');
9.3.1.2.1 从字符串创建可读流

Readable.from()接受任何可迭代对象，因此也可以用于将字符串转换为流：

js 复制代码 
import {Readable} from 'stream';

const str = 'Some text!';
const readable = Readable.from(str, {encoding: 'utf8'});
assert.equal(
 await readableToString(readable),
 'Some text!');

目前，Readable.from()将字符串视为任何其他可迭代对象，因此会迭代其代码点。从性能上讲，这并不理想，但对于大多数用例来说应该是可以的。我期望Readable.from()经常与字符串一起使用，所以也许将来会有优化。

9.3.2 通过for-await-of从可读流中读取块

每个可读流都是异步可迭代的，这意味着我们可以使用for-await-of循环来读取其内容：

js 复制代码 
import * as fs from 'fs';

async function logChunks(readable) {
 for await (const chunk of readable) {
 console.log(chunk);
 }
}

const readable = fs.createReadStream(
 'tmp/test.txt', {encoding: 'utf8'});
logChunks(readable);

// Output:
// 'This is a test!\n'
9.3.2.1 在字符串中收集可读流的内容

以下函数是本章开头所见函数的简化重新实现。

js 复制代码 
import {Readable} from 'stream';

async function readableToString2(readable) {
 let result = '';
 for await (const chunk of readable) {
 result += chunk;
 }
 return result;
}

const readable = Readable.from('Good morning!', {encoding: 'utf8'});
assert.equal(await readableToString2(readable), 'Good morning!');

请注意，在这种情况下，我们必须使用异步函数，因为我们想要返回一个 Promise。

9.3.3 通过模块'node:readlines'从可读流中读取行

内置模块'node:readline'让我们可以从可读流中读取行：

js 复制代码 
import * as fs from 'node:fs';
import * as readline from 'node:readline/promises';

const filePath = process.argv[2]; // first command line argument

const rl = readline.createInterface({
 input: fs.createReadStream(filePath, {encoding: 'utf-8'}),
});
for await (const line of rl) {
 console.log('>', line);
}
rl.close();

9.4 通过异步生成器转换可读流

异步迭代提供了一个优雅的替代方案，用于在多个步骤中处理流式数据的转换流：

  • 输入是一个可读流。

  • 第一个转换是通过一个异步生成器执行的，该生成器遍历可读流并在适当时产生。

  • 可选地，我们可以通过使用更多的异步生成器来进一步转换。

  • 最后，我们有几种处理最后一个生成器返回的异步可迭代对象的选项：

    • 我们可以通过Readable.from()将其转换为可读流（稍后可以传输到可写流）。

    • 我们可以使用异步函数来处理它。

    • 等等。

总之，这些是这样的处理管道的组成部分：

可读的

→ 第一个异步生成器 [→ ... → 最后一个异步生成器]

→ 可读或异步函数

9.4.1 从块到异步可迭代对象中的编号行

在下一个示例中，我们将看到一个刚刚解释过的处理管道的示例。

js 复制代码 
import {Readable} from 'stream';

/**
 * @param  chunkIterable An asynchronous or synchronous iterable
 * over "chunks" (arbitrary strings)
 * @returns An asynchronous iterable over "lines"
 * (strings with at most one newline that always appears at the end)
 */
async function* chunksToLines(chunkIterable) {
 let previous = '';
 for await (const chunk of chunkIterable) {
 let startSearch = previous.length;
 previous += chunk;
 while (true) {
 // Works for EOL === '\n' and EOL === '\r\n'
 const eolIndex = previous.indexOf('\n', startSearch);
 if (eolIndex < 0) break;
 // Line includes the EOL
 const line = previous.slice(0, eolIndex+1);
 yield line;
 previous = previous.slice(eolIndex+1);
 startSearch = 0;
 }
 }
 if (previous.length > 0) {
 yield previous;
 }
}

async function* numberLines(lineIterable) {
 let lineNumber = 1;
 for await (const line of lineIterable) {
 yield lineNumber + ' ' + line;
 lineNumber++;
 }
}

async function logLines(lineIterable) {
 for await (const line of lineIterable) {
 console.log(line);
 }
}

const chunks = Readable.from(
 'Text with\nmultiple\nlines.\n',
 {encoding: 'utf8'});
await logLines(numberLines(chunksToLines(chunks))); // (A)

// Output:
// '1 Text with\n'
// '2 multiple\n'
// '3 lines.\n'

处理管道在 A 行设置。步骤是：

  • chunksToLines(): 从具有块的异步可迭代对象转换为具有行的异步可迭代对象。

  • numberLines(): 从具有行的异步可迭代对象转换为具有编号行的异步可迭代对象。

  • logLines(): 记录异步可迭代对象中的项目。

观察：

  • chunksToLines()和numberLines()的输入和输出都是异步可迭代对象。这就是为什么它们是异步生成器（由async和*指示）。

  • logLines()的输入是异步可迭代对象。这就是为什么它是一个异步函数（由async指示）。

9.5 可写流

9.5.1 创建文件的可写流

我们可以使用fs.createWriteStream()来创建可写流：

js 复制代码 
const writableStream = fs.createWriteStream(
 'tmp/log.txt', {encoding: 'utf8'});
9.5.2 向可写流写入数据

在本节中，我们将探讨向可写流写入数据的方法：

  1. 通过其方法.write()直接向可写流写入数据。

  2. 使用模块stream中的函数pipeline()将可读流传输到可写流。

为了演示这些方法，我们使用它们来实现相同的函数writeIterableToFile()。

可读流的.pipe()方法也支持管道传输，但它有一个缺点，最好避免使用它。

9.5.2.1 writable.write(chunk)

在向流中写入数据时，有两种基于回调的机制可以帮助我们：

  • 事件'drain'表示背压已经解除。

  • 函数finished()在流：

    • 不再可读或可写

    • 已经遇到错误或过早关闭事件

在下一个示例中，我们将这些机制转换为 Promise，以便我们可以通过异步函数使用它们：

js 复制代码 
import * as util from 'util';
import * as stream from 'stream';
import * as fs from 'fs';
import {once} from 'events';

const finished = util.promisify(stream.finished); // (A)

async function writeIterableToFile(iterable, filePath) {
 const writable = fs.createWriteStream(filePath, {encoding: 'utf8'});
 for await (const chunk of iterable) {
 if (!writable.write(chunk)) { // (B)
 // Handle backpressure
 await once(writable, 'drain');
 }
 }
 writable.end(); // (C)
 // Wait until done. Throws if there are errors.
 await finished(writable);
}

await writeIterableToFile(
 ['One', ' line of text.\n'], 'tmp/log.txt');
assert.equal(
 fs.readFileSync('tmp/log.txt', {encoding: 'utf8'}),
 'One line of text.\n');

stream.finished()的默认版本是基于回调的，但可以通过util.promisify()（A 行）转换为基于 Promise 的版本。

我们使用了以下两种模式：

  • 在处理背压的情况下向可写流写入数据（B 行）：

    js 复制代码 
    if (!writable.write(chunk)) {
 await once(writable, 'drain');
}

  • 关闭可写流并等待写入完成（C 行）：

    js 复制代码 
    writable.end();
await finished(writable);
9.5.2.2 通过stream.pipeline()将可读流传输到可写流

在 A 行，我们使用stream.pipeline()的 Promise 版本将可读流readable传输到可写流writable：

js 复制代码 
import * as stream from 'stream';
import * as fs from 'fs';
const pipeline = util.promisify(stream.pipeline);

async function writeIterableToFile(iterable, filePath) {
 const readable = stream.Readable.from(
 iterable, {encoding: 'utf8'});
 const writable = fs.createWriteStream(filePath);
 await pipeline(readable, writable); // (A)
}
await writeIterableToFile(
 ['One', ' line of text.\n'], 'tmp/log.txt');
// ···
9.5.2.3 不推荐：readable.pipe(destination)

可读的.pipe()方法也支持管道传输，但有一个警告：如果可读流发出错误，则可写流不会自动关闭。pipeline()没有这个警告。

9.6 快速参考：与流相关的功能

模块os：

模块buffer：

模块stream：

  • Readable.prototype[Symbol.asyncIterator](): AsyncIterableIterator<any>（自 10.0.0 起）(https://nodejs.org/api/stream.html#stream_readable_symbol_asynciterator)

    可读流是异步可迭代的。例如，您可以在异步函数或异步生成器中使用for-await-of循环来迭代它们。

  • finished(stream: ReadableStream | WritableStream | ReadWriteStream, callback: (err?: ErrnoException | null) => void): () => Promise<void> (自 10.0.0 起)

    当读取/写入完成或出现错误时，返回的 Promise 将被解决。

    此 promisified 版本的创建方式如下：

    js 复制代码 
    const finished = util.promisify(stream.finished);

  • pipeline(...streams: Array<ReadableStream|ReadWriteStream|WritableStream>): Promise<void> (自 10.0.0 起)

    流之间的管道。当管道完成或出现错误时，返回的 Promise 将被解决。

    此 promisified 版本的创建方式如下：

    js 复制代码 
    const pipeline = util.promisify(stream.pipeline);

  • Readable.from(iterable: Iterable<any> | AsyncIterable<any>, options?: ReadableOptions): Readable (自 12.3.0 起)

    将可迭代对象转换为可读流。

    js 复制代码 
    interface ReadableOptions {
 highWaterMark?: number;
 encoding?: string;
 objectMode?: boolean;
 read?(this: Readable, size: number): void;
 destroy?(this: Readable, error: Error | null,
 callback: (error: Error | null) => void): void;
 autoDestroy?: boolean;
}

    这些选项与Readable构造函数的选项相同，并在此处有文档记录。

模块fs：

  • createReadStream(path: string | Buffer | URL, options?: string | {encoding?: string; start?: number}): ReadStream (自 2.3.0 起)

    创建可读流。还有更多选项可用。

  • createWriteStream(path: PathLike, options?: string | {encoding?: string; flags?: string; mode?: number; start?: number}): WriteStream (自 2.3.0 起)

    使用.flags选项，您可以指定是要写入还是追加，以及文件存在或不存在时会发生什么。还有更多选项可用。

本节中的静态类型信息基于Definitely Typed。

9.7 进一步阅读和本章的来源

评论

十、在 Node.js 上使用 web 流

原文：exploringjs.com/nodejs-shell-scripting/ch_web-streams.html

译者：飞龙

协议：CC BY-NC-SA 4.0

  • 10.1 什么是 web 流？

    • 10.1.1 流的种类

    • 10.1.2 管道链

    • 10.1.3 背压

    • 10.1.4 Node.js 中对 web 流的支持

  • 10.2 从 ReadableStreams 读取

    • 10.2.1 通过 Readers 消费 ReadableStreams

    • 10.2.2 通过异步迭代消费 ReadableStreams

    • 10.2.3 将 ReadableStreams 管道到 WritableStreams

  • 10.3 通过包装将数据源转换为 ReadableStreams

    • 10.3.1 实现底层源的第一个示例

    • 10.3.2 使用 ReadableStream 包装推送源或拉取源

  • 10.4 写入 WritableStreams

    • 10.4.1 通过 Writers 写入 WritableStreams

    • 10.4.2 管道到 WritableStreams

  • 10.5 通过包装将数据汇转换为 WritableStreams

    • 10.5.1 示例：跟踪 ReadableStream

    • 10.5.2 示例：收集写入字符串的 WriteStream 块

  • 10.6 使用 TransformStreams

    • 10.6.1 标准 TransformStreams

  • 10.7 实现自定义 TransformStreams

    • 10.7.1 示例：将任意块的流转换为行流

    • 10.7.2 提示：异步生成器也非常适合转换流

  • 10.8 更深入地了解背压

    • 10.8.1 信号背压

    • 10.8.2 对背压的反应

  • 10.9 字节流

    • 10.9.1 可读字节流

    • 10.9.2 示例：填充随机数据的无限可读字节流

    • 10.9.3 示例：压缩可读字节流

    • 10.9.4 示例：通过 fetch() 读取网页

  • 10.10 Node.js 特定的辅助函数

  • 10.11 进一步阅读

Web 流 是一种标准的 流，现在在所有主要的 web 平台上都得到支持：web 浏览器、Node.js 和 Deno。（流是一种从各种来源顺序读取和写入数据的抽象，例如文件、托管在服务器上的数据等。）

例如，全局函数 fetch()（用于下载在线资源）异步返回一个具有 web 流属性 .body 的 Response。

本章涵盖了 Node.js 上的 web 流，但我们所学的大部分内容都适用于支持它们的所有 web 平台。

10.1 什么是网络流？

让我们首先概述一下网络流的一些基本知识。之后，我们将快速转移到示例。

流是一种用于访问数据的数据结构，例如：

  • 文件

  • 托管在 Web 服务器上的数据

  • 等等。

它们的两个好处是：

  • 我们可以处理大量数据，因为流允许我们将它们分割成较小的片段（所谓的chunks），我们可以一次处理一个。

  • 我们可以在处理不同数据时使用相同的数据结构，流。这样可以更容易地重用代码。

Web streams（"web"通常被省略）是一个相对较新的标准，起源于 Web 浏览器，但现在也受到 Node.js 和 Deno 的支持（如此MDN 兼容性表所示）。

在网络流中，chunks 通常是：

10.1.1 流的种类

有三种主要类型的网络流：

  • 一个 ReadableStream 用于从source 读取数据。执行此操作的代码称为consumer。

  • 一个 WritableStream 用于向sink 写入数据。执行此操作的代码称为producer。

  • TransformStream 由两个流组成：

    • 它从其writable side接收输入，即 WritableStream。

    • 它将输出发送到其readable side，即 ReadableStream。

    这个想法是通过"管道传输"TransformStream 来转换数据。也就是说，我们将数据写入可写端，并从可读端读取转换后的数据。以下 TransformStreams 内置在大多数 JavaScript 平台中（稍后会详细介绍）：

    • 因为 JavaScript 字符串是 UTF-16 编码的，所以在 JavaScript 中，UTF-8 编码的数据被视为二进制数据。TextDecoderStream将这样的数据转换为字符串。

    • TextEncoderStream将 JavaScript 字符串转换为 UTF-8 数据。

    • CompressionStream将二进制数据压缩为 GZIP 和其他压缩格式。

    • DecompressionStream从 GZIP 和其他压缩格式中解压缩二进制数据。

ReadableStreams，WritableStreams 和 TransformStreams 可用于传输文本或二进制数据。在本章中，我们将主要进行前者。 字节流用于二进制数据，在最后简要提到。

10.1.2 管道链路

Piping 是一种操作，它让我们将一个 ReadableStream 连接到一个 WritableStream：只要 ReadableStream 产生数据，此操作就会读取该数据并将其写入 WritableStream。如果我们连接了两个流，我们就可以方便地将数据从一个位置传输到另一个位置（例如复制文件）。但是，我们也可以连接多于两个流，并获得可以以各种方式处理数据的管道链路。这是一个管道链路的例子：

  • 它以一个 ReadableStream 开始。

  • 接下来是一个或多个 TransformStreams。

  • 链路以 WritableStream 结束。

通过将前者连接到后者的可写端，将一个 ReadableStream 连接到 TransformStream。类似地，通过将前者的可读端连接到后者的可写端，将一个 TransformStream 连接到另一个 TransformStream。并且通过将前者的可读端连接到后者的可写端，将一个 TransformStream 连接到一个 WritableStream。

10.1.3 背压

管道链路中的一个问题是，成员可能会收到比它目前能处理的更多数据。 背压是解决这个问题的一种技术：它使数据的接收者能够告诉发送者应该暂时停止发送数据，以便接收者不会被压倒。

另一种看待背压的方式是作为一个信号，通过管道链路向后传播，从被压倒的成员到链路的开始。例如，考虑以下管道链路：

js 复制代码 
ReadableStream -pipeTo-> TransformStream -pipeTo-> WriteableStream

这是背压通过这个链路传播的方式：

  • 最初，WriteableStream 发出信号，表明它暂时无法处理更多数据。

  • 管道停止从 TransformStream 中读取。

  • 输入在 TransformStream 中积累（被缓冲）。

  • TransformStream 发出满的信号。

  • 管道停止从 ReadableStream 中读取。

我们已经到达管道链的开头。因此，在 ReadableStream 中没有数据积累（也被缓冲），WritableStream 有时间恢复。一旦它恢复，它会发出信号表明它已准备好再次接收数据。该信号也会通过链返回，直到它到达 ReadableStream，数据处理恢复。

在这第一次对背压的探讨中，为了让事情更容易理解，省略了一些细节。这些将在以后进行讨论。

10.1.4 Node.js 中对 web 流的支持

在 Node.js 中，Web 流可以从两个来源获得：

目前，只有一个 API 在 Node.js 中直接支持 web 流 -- Fetch API：

js 复制代码 
const response = await fetch('https://example.com');
const readableStream = response.body;

对于其他事情，我们需要使用模块'node:stream'中以下静态方法之一，将 Node.js 流转换为 Web 流，反之亦然：

  • Node.js 的 Readable 可以转换为 WritableStreams，反之亦然：

    • Readable.toWeb(nodeReadable)

    • Readable.fromWeb(webReadableStream, options?)

  • Node.js 的 Writable 可以转换为 ReadableStreams，反之亦然：

    • Writable.toWeb(nodeWritable)

    • Writable.fromWeb(webWritableStream, options?)

  • Node.js 的 Duplex 可以转换为 TransformStreams，反之亦然：

    • Duplex.toWeb(nodeDuplex)

    • Duplex.fromWeb(webTransformStream, options?)

还有一个 API 部分支持 web 流：FileHandles 有方法.readableWebStream()。

10.2 从 ReadableStreams 中读取

ReadableStreams 让我们从各种来源读取数据块。它们具有以下类型（随意浏览此类型及其属性的解释；当我们在示例中遇到它们时，它们将再次被解释）：

js 复制代码 
interface ReadableStream<TChunk> {
 getReader(): ReadableStreamDefaultReader<TChunk>;
 readonly locked: boolean;
 [Symbol.asyncIterator](): AsyncIterator<TChunk>;

 cancel(reason?: any): Promise<void>;

 pipeTo(
 destination: WritableStream<TChunk>,
 options?: StreamPipeOptions
 ): Promise<void>;
 pipeThrough<TChunk2>(
 transform: ReadableWritablePair<TChunk2, TChunk>,
 options?: StreamPipeOptions
 ): ReadableStream<TChunk2>;

 // Not used in this chapter:
 tee(): [ReadableStream<TChunk>, ReadableStream<TChunk>];
}

interface StreamPipeOptions {
 signal?: AbortSignal;
 preventClose?: boolean;
 preventAbort?: boolean;
 preventCancel?: boolean;
}

这些属性的解释：

  • .getReader()返回一个 Reader -- 通过它我们可以从 ReadableStream 中读取。ReadableStreams 返回 Readers 类似于可迭代对象返回迭代器。

  • .locked: 一次只能有一个活动的 Reader 读取 ReadableStream。当一个 Reader 正在使用时，ReadableStream 被锁定，无法调用.getReader()。

  • [Symbol.asyncIterator](https://exploringjs.com/impatient-js/ch_async-iteration.html): 这个方法使得 ReadableStreams 可以异步迭代。目前只在一些平台上实现。

  • .cancel(reason)取消流，因为消费者对它不再感兴趣。reason被传递给 ReadableStream 的底层源 的.cancel()方法（稍后会详细介绍）。返回的 Promise 在此操作完成时实现。

  • .pipeTo()将其 ReadableStream 的内容传送到 WritableStream。返回的 Promise 在此操作完成时实现。.pipeTo()确保背压、关闭、错误等都正确地通过管道链传播。我们可以通过它的第二个参数指定选项：

    • .signal让我们向这个方法传递一个 AbortSignal，这使我们能够通过 AbortController 中止管道传输。

    • .preventClose: 如果为true，它会阻止在 ReadableStream 关闭时关闭 WritableStream。当我们想要将多个 ReadableStream 管道到同一个 WritableStream 时，这是有用的。

    • 其余选项超出了本章的范围。它们在web 流规范中有文档记录。

  • .pipeThrough()将其 ReadableStream 连接到一个 ReadableWritablePair（大致是一个 TransformStream，稍后会详细介绍）。它返回生成的 ReadableStream（即 ReadableWritablePair 的可读端）。

以下小节涵盖了三种消费 ReadableStreams 的方式：

  • 通过 Readers 进行读取

  • 通过异步迭代进行读取

  • 将 ReadableStreams 连接到 WritableStreams

10.2.1 通过 Reader 消费 ReadableStreams

我们可以使用Readers从 ReadableStreams 中读取数据。它们具有以下类型（随意浏览此类型及其属性的解释；当我们在示例中遇到它们时，它们将再次被解释）：

js 复制代码 
interface ReadableStreamGenericReader {
 readonly closed: Promise<undefined>;
 cancel(reason?: any): Promise<void>;
}
interface ReadableStreamDefaultReader<TChunk>
 extends ReadableStreamGenericReader
{
 releaseLock(): void;
 read(): Promise<ReadableStreamReadResult<TChunk>>;
}

interface ReadableStreamReadResult<TChunk> {
 done: boolean;
 value: TChunk | undefined;
}

这些属性的解释：

  • .closed：此 Promise 在流关闭后被满足。如果流出现错误或者在流关闭之前 Reader 的锁被释放，它将被拒绝。

  • .cancel()：在活动的 Reader 中，此方法取消关联的 ReadableStream。

  • .releaseLock()停用 Reader 并解锁其流。

  • .read()返回一个 Promise，用于 ReadableStreamReadResult（一个包装的块），它有两个属性：

    • .done是一个布尔值，只要可以读取块，就为false，在最后一个块之后为true。

    • .value是块（或在最后一个块之后是undefined）。

如果您了解迭代的工作原理，ReadableStreamReadResult 可能会很熟悉：ReadableStreams 类似于可迭代对象，Readers 类似于迭代器，而 ReadableStreamReadResults 类似于迭代器方法.next()返回的对象。

以下代码演示了使用 Readers 的协议：

js 复制代码 
const reader = readableStream.getReader(); // (A)
assert.equal(readableStream.locked, true); // (B)
try {
 while (true) {
 const {done, value: chunk} = await reader.read(); // (C)
 if (done) break;
 // Use `chunk`
 }
} finally {
 reader.releaseLock(); // (D)
}

**获取 Reader。**我们不能直接从readableStream中读取，我们首先需要获取一个Reader （行 A）。每个 ReadableStream 最多可以有一个 Reader。获取 Reader 后，readableStream被锁定（行 B）。在我们可以再次调用.getReader()之前，我们必须调用.releaseLock()（行 D）。

读取块。 .read()返回一个带有属性.done和.value的对象的 Promise（行 C）。在读取最后一个块之后，.done为true。这种方法类似于 JavaScript 中异步迭代的工作方式。

10.2.1.1 示例：通过 ReadableStream 读取文件

在下面的示例中，我们从文本文件data.txt中读取块（字符串）：

js 复制代码 
import * as fs from 'node:fs';
import {Readable} from 'node:stream';

const nodeReadable = fs.createReadStream(
 'data.txt', {encoding: 'utf-8'});
const webReadableStream = Readable.toWeb(nodeReadable); // (A)

const reader = webReadableStream.getReader();
try {
 while (true) {
 const {done, value} = await reader.read();
 if (done) break;
 console.log(value);
 }
} finally {
 reader.releaseLock();
}
// Output:
// 'Content of text file\n'

我们将 Node.js Readable 转换为 web ReadableStream（行 A）。然后我们使用先前解释的协议来读取块。

10.2.1.2 示例：使用 ReadableStream 内容组装字符串

在下一个示例中，我们将所有 ReadableStream 的块连接成一个字符串并返回它：

js 复制代码 
/**
 * Returns a string with the contents of `readableStream`.
 */
async function readableStreamToString(readableStream) {
 const reader = readableStream.getReader();
 try {
 let result = '';
 while (true) {
 const {done, value} = await reader.read();
 if (done) {
 return result; // (A)
 }
 result += value;
 }
 } finally {
 reader.releaseLock(); // (B)
 }
}

方便的是，finally子句总是被执行 - 无论我们如何离开try子句。也就是说，如果我们返回一个结果（行 A），锁将被正确释放（行 B）。

10.2.2 通过异步迭代消费 ReadableStreams

ReadableStreams 也可以通过异步迭代进行消费：

js 复制代码 
const iterator = readableStream[Symbol.asyncIterator]();
let exhaustive = false;
try {
 while (true) {
 let chunk;
 ({done: exhaustive, value: chunk} = await iterator.next());
 if (exhaustive) break;
 console.log(chunk);
 }
} finally {
 // If the loop was terminated before we could iterate exhaustively
 // (via an exception or `return`), we must call `iterator.return()`.
 // Check if that was the case.
 if (!exhaustive) {
 iterator.return();
 }
}

值得庆幸的是，for-await-of循环为我们处理了异步迭代的所有细节：

js 复制代码 
for await (const chunk of readableStream) {
 console.log(chunk);
}
10.2.2.1 示例：使用异步迭代读取流

让我们重新尝试从文件中读取文本。这次，我们使用异步迭代而不是 Reader：

js 复制代码 
import * as fs from 'node:fs';
import {Readable} from 'node:stream';

const nodeReadable = fs.createReadStream(
 'text-file.txt', {encoding: 'utf-8'});
const webReadableStream = Readable.toWeb(nodeReadable);
for await (const chunk of webReadableStream) {
 console.log(chunk);
}
// Output:
// 'Content of text file'
10.2.2.2 示例：使用 ReadableStream 内容组装字符串

我们以前使用 Reader 来组装一个包含 ReadableStream 内容的字符串。有了异步迭代，代码变得更简单了：

js 复制代码 
/**
 * Returns a string with the contents of `readableStream`.
 */
async function readableStreamToString2(readableStream) {
 let result = '';
 for await (const chunk of readableStream) {
 result += chunk;
 }
 return result;
}
10.2.2.3 注意事项：浏览器不支持对 ReadableStreams 进行异步迭代

目前，Node.js 和 Deno 支持对 ReadableStreams 进行异步迭代，但 Web 浏览器不支持：有一个 GitHub 问题链接到错误报告。

鉴于尚不完全清楚浏览器将如何支持异步迭代，包装比填充更安全。以下代码基于Chromium bug 报告中的建议：

js 复制代码 
async function* getAsyncIterableFor(readableStream) {
 const reader = readableStream.getReader();
 try {
 while (true) {
 const {done, value} = await reader.read();
 if (done) return;
 yield value;
 }
 } finally {
 reader.releaseLock();
 }
}
10.2.3 将可读流导入可写流

可读流有两种管道方法：

  • readableStream.pipeTo(writeableStream)同步返回一个 Promise p。它异步读取readableStream的所有块，并将它们写入writableStream。完成后，它会实现p。

    当我们探索可写流时，我们将看到.pipeTo()的示例，因为它提供了一种方便的方式将数据传输到其中。

  • readableStream.pipeThrough(transformStream)将readableStream导入transformStream.writable并返回transformStream.readable（每个 TransformStream 都有这些属性，它们指向其可写侧和可读侧）。另一种看待这个操作的方式是，我们通过连接transformStream到readableStream创建一个新的可读流。

    当我们探索 TransformStreams 时，我们将看到.pipeThrough()的示例，因为这是它们主要使用的方法。

10.3 将数据源通过包装转换为可读流

如果我们想通过一个可读流读取外部源，我们可以将其包装在一个适配器对象中，并将该对象传递给ReadableStream构造函数。适配器对象被称为可读流的底层源（当我们更仔细地看 backpressure 时，将解释排队策略）：

js 复制代码 
new ReadableStream(underlyingSource?, queuingStrategy?)

这是底层源的类型（随意浏览此类型及其属性的解释；当我们在示例中遇到它们时，它们将再次解释）：

js 复制代码 
interface UnderlyingSource<TChunk> {
 start?(
 controller: ReadableStreamController<TChunk>
 ): void | Promise<void>;
 pull?(
 controller: ReadableStreamController<TChunk>
 ): void | Promise<void>;
 cancel?(reason?: any): void | Promise<void>;

 // Only used in byte streams and ignored in this section:
 type: 'bytes' | undefined;
 autoAllocateChunkSize: bigint;
}

这是当可读流调用这些方法时：

  • 在调用ReadableStream的构造函数后立即调用.start(controller)。

  • 每当可读流的内部队列中有空间时，都会调用.pull(controller)。直到队列再次满了为止，它会被重复调用。此方法只会在.start()完成后调用。如果.pull()没有入队任何内容，它将不会再次被调用。

  • 如果可读流的消费者通过readableStream.cancel()或reader.cancel()取消它，将调用.cancel(reason)。reason是传递给这些方法的值。

这些方法中的每一个都可以返回一个 Promise，并且在 Promise 解决之前不会采取进一步的步骤。如果我们想要做一些异步操作，这是有用的。

.start()和.pull()的参数controller让它们访问流。它具有以下类型：

js 复制代码 
type ReadableStreamController<TChunk> =
 | ReadableStreamDefaultController<TChunk>
 | ReadableByteStreamController<TChunk> // ignored here
;

interface ReadableStreamDefaultController<TChunk> {
 enqueue(chunk?: TChunk): void;
 readonly desiredSize: number | null;
 close(): void;
 error(err?: any): void;
}

现在，块是字符串。我们稍后将介绍字节流，其中 Uint8Arrays 很常见。这些方法的作用是：

  • .enqueue(chunk)将chunk添加到可读流的内部队列。

  • .desiredSize指示.enqueue()写入的队列中有多少空间。如果队列已满，则为零，如果超过了最大大小，则为负。因此，如果期望大小为零或负，则我们必须停止入队。

    • 如果流关闭，其期望大小为零。

    • 如果流处于错误模式，其期望大小为null。

  • .close()关闭可读流。消费者仍然可以清空队列，但之后，流将结束。底层源调用此方法很重要-否则，读取其流将永远不会结束。

  • .error(err)将流置于错误模式：以后与它的所有交互都将以错误值err失败。

10.3.1 实现底层源的第一个示例

在我们实现底层源的第一个示例中，我们只提供了.start()方法。我们将在下一小节中看到.pull()的用例。

js 复制代码 
const readableStream = new ReadableStream({
 start(controller) {
 controller.enqueue('First line\n'); // (A)
 controller.enqueue('Second line\n'); // (B)
 controller.close(); // (C)
 },
});
for await (const chunk of readableStream) {
 console.log(chunk);
}

// Output:
// 'First line\n'
// 'Second line\n'

我们使用控制器创建一个具有两个块（行 A 和行 B）的流。关闭流很重要（行 C）。否则，for-await-of循环永远不会结束！

请注意，这种入队的方式并不完全安全：存在超出内部队列容量的风险。我们很快将看到如何避免这种风险。

10.3.2 使用 ReadableStream 包装推送源或拉取源

一个常见的场景是将推送源或拉取源转换为 ReadableStream。源是推送还是拉取决定了我们将如何与 UnderlyingSource 连接到 ReadableStream：

  • 推送源：这样的源在有新数据时通知我们。我们使用.start()来设置监听器和支持数据结构。如果我们收到太多数据，期望的大小不再是正数，我们必须告诉我们的源暂停。如果以后调用了.pull()，我们可以取消暂停。对外部源在期望的大小变为非正数时暂停的反应称为应用背压。

  • 拉取源：我们向这样的源请求新数据-通常是异步的。因此，我们通常在.start()中不做太多事情，并在调用.pull()时检索数据。

接下来我们将看到两种来源的例子。

10.3.2.1 示例：从具有背压支持的推送源创建一个 ReadableStream

在下面的示例中，我们将一个 ReadableStream 包装在一个套接字周围-它向我们推送数据（它调用我们）。这个例子来自 web 流规范：

js 复制代码 
function makeReadableBackpressureSocketStream(host, port) {
 const socket = createBackpressureSocket(host, port);

 return new ReadableStream({
 start(controller) {
 socket.ondata = event => {
 controller.enqueue(event.data);

 if (controller.desiredSize <= 0) {
 // The internal queue is full, so propagate
 // the backpressure signal to the underlying source.
 socket.readStop();
 }
 };

 socket.onend = () => controller.close();
 socket.onerror = () => controller.error(
 new Error('The socket errored!'));
 },

 pull() {
 // This is called if the internal queue has been emptied, but the
 // stream's consumer still wants more data. In that case, restart
 // the flow of data if we have previously paused it.
 socket.readStart();
 },

 cancel() {
 socket.close();
 },
 });
}
10.3.2.2 示例：从拉取源创建一个 ReadableStream

工具函数iterableToReadableStream()接受一个块的可迭代对象，并将其转换为一个 ReadableStream：

js 复制代码 
/**
 * @param  iterable an iterable (asynchronous or synchronous)
 */
 function iterableToReadableStream(iterable) {
 return new ReadableStream({
 start() {
 if (typeof iterable[Symbol.asyncIterator] === 'function') {
 this.iterator = iterable[Symbol.asyncIterator]();
 } else if (typeof iterable[Symbol.iterator] === 'function') {
 this.iterator = iterable[Symbol.iterator]();
 } else {
 throw new Error('Not an iterable: ' + iterable);
 }
 },

 async pull(controller) {
 if (this.iterator === null) return;
 // Sync iterators return non-Promise values,
 // but `await` doesn't mind and simply passes them on
 const {value, done} = await this.iterator.next();
 if (done) {
 this.iterator = null;
 controller.close();
 return;
 }
 controller.enqueue(value);
 },

 cancel() {
 this.iterator = null;
 controller.close();
 },
 });
}

让我们使用一个异步生成器函数来创建一个异步可迭代对象，并将该可迭代对象转换为一个 ReadableStream：

js 复制代码 
async function* genAsyncIterable() {
 yield 'how';
 yield 'are';
 yield 'you';
}
const readableStream = iterableToReadableStream(genAsyncIterable());
for await (const chunk of readableStream) {
 console.log(chunk);
}

// Output:
// 'how'
// 'are'
// 'you'

iterableToReadableStream()也适用于同步可迭代对象：

js 复制代码 
const syncIterable = ['hello', 'everyone'];
const readableStream = iterableToReadableStream(syncIterable);
for await (const chunk of readableStream) {
 console.log(chunk);
}

// Output:
// 'hello'
// 'everyone'

可能会有一个静态的辅助方法ReadableStream.from()，提供这个功能（请参阅其拉取请求以获取更多信息）。

10.4 向 WritableStreams 写入

WritableStreams 让我们向各种接收器写入数据块。它们具有以下类型（随意浏览此类型和其属性的解释；当我们在示例中遇到它们时，它们将再次解释）：

js 复制代码 
interface WritableStream<TChunk> {
 getWriter(): WritableStreamDefaultWriter<TChunk>;
 readonly locked: boolean;

 close(): Promise<void>;
 abort(reason?: any): Promise<void>;
}

这些属性的解释：

  • .getWriter()返回一个 Writer-通过它我们可以向 WritableStream 写入数据的对象。

  • .locked：WritableStream 一次只能有一个活动的 Writer。当一个 Writer 正在使用时，WritableStream 被锁定，无法调用.getWriter()。

  • .close()关闭流：

    • 底层接收器（稍后会详细介绍）在关闭之前仍将接收所有排队的块。

    • 从现在开始，所有的写入尝试都将无声地失败（没有错误）。

    • 该方法返回一个 Promise，如果接收器成功写入所有排队的块并关闭，将实现该 Promise。如果在这些步骤中发生任何错误，它将被拒绝。

  • .abort()中止流：

    • 它将流置于错误模式。

    • 返回的 Promise 在接收器成功关闭时实现，如果发生错误则拒绝。

以下小节涵盖了向 WritableStreams 发送数据的两种方法：

  • 通过 Writers 向 WritableStreams 写入

  • 将数据传输到 WritableStreams

10.4.1 通过 Writers 向 WritableStreams 写入

我们可以使用Writers向 WritableStreams 写入。它们具有以下类型（随意浏览此类型和其属性的解释；当我们在示例中遇到它们时，它们将再次解释）：

js 复制代码 
interface WritableStreamDefaultWriter<TChunk> {
 readonly desiredSize: number | null;
 readonly ready: Promise<undefined>;
 write(chunk?: TChunk): Promise<void>;
 releaseLock(): void;

 close(): Promise<void>;
 readonly closed: Promise<undefined>;
 abort(reason?: any): Promise<void>;
}

这些属性的解释：

  • .desiredSize指示 WriteStream 队列中有多少空间。如果队列已满，则为零，如果超过最大大小，则为负数。因此，如果期望的大小为零或负数，我们必须停止写入。

    • 如果流关闭，它的期望大小为零。

    • 如果流处于错误模式，它的期望大小为null。

  • .ready返回一个 Promise，在期望的大小从非正数变为正数时实现。这意味着没有背压活动，可以写入数据。如果期望的大小后来再次变为非正数，则会创建并返回一个新的待处理 Promise。

  • .write()将一个块写入流。它返回一个 Promise，在写入成功后实现，如果有错误则拒绝。

  • .releaseLock()释放 Writer 对其流的锁定。

  • .close()具有与关闭 Writer 流相同的效果。

  • .closed返回一个 Promise，在流关闭时被实现。

  • .abort()具有与中止 Writer 流相同的效果。

以下代码显示了使用 Writers 的协议：

js 复制代码 
const writer = writableStream.getWriter(); // (A)
assert.equal(writableStream.locked, true); // (B)
try {
 // Writing the chunks (explained later)
} finally {
 writer.releaseLock(); // (C)
}

我们不能直接向writableStream写入，我们首先需要获取一个Writer （A 行）。每个 WritableStream 最多只能有一个 Writer。在获取了 Writer 之后，writableStream被锁定（B 行）。在我们可以再次调用.getWriter()之前，我们必须调用.releaseLock()（C 行）。

有三种写入块的方法。

10.4.1.1 写入方法 1：等待.write()（处理背压效率低下）

第一种写入方法是等待每个.write()的结果：

js 复制代码 
await writer.write('Chunk 1');
await writer.write('Chunk 2');
await writer.close();

由.write()返回的 Promise 在我们传递给它的块成功写入时实现。"成功写入"具体意味着什么取决于 WritableStream 的实现方式 - 例如，对于文件流，该块可能已发送到操作系统，但仍然驻留在缓存中，因此实际上尚未写入磁盘。

由.close()返回的 Promise 在流关闭时实现。

这种写入方法的一个缺点是等待写入成功意味着队列没有被使用。因此，数据吞吐量可能会较低。

10.4.1.2 写入方法 2：忽略.write()拒绝（忽略背压）

在第二种写入方法中，我们忽略了.write()返回的 Promise，只等待.close()返回的 Promise：

js 复制代码 
writer.write('Chunk 1').catch(() => {}); // (A)
writer.write('Chunk 2').catch(() => {}); // (B)
await writer.close(); // reports errors

.write()的同步调用将块添加到 WritableStream 的内部队列中。通过不等待返回的 Promises，我们不必等待每个块被写入。但是，等待.close()确保队列为空，并且所有写入都成功后我们才继续。

在 A 行和 B 行调用.catch()是必要的，以避免在写入过程中出现问题时出现有关未处理的 Promise 拒绝的警告。这样的警告通常会记录在控制台上。我们可以忽略.write()报告的错误，因为.close()也会向我们报告这些错误。

通过使用一个忽略 Promise 拒绝的辅助函数，可以改进先前的代码：

js 复制代码 
ignoreRejections(
 writer.write('Chunk 1'),
 writer.write('Chunk 2'),
);
await writer.close(); // reports errors

function ignoreRejections(...promises) {
 for (const promise of promises) {
 promise.catch(() => {});
 }
}

这种方法的一个缺点是忽略了背压：我们只是假设队列足够大，可以容纳我们写入的所有内容。

10.4.1.3 写入方法 3：等待.ready（高效处理背压）

在这种写入方法中，我们通过等待 Writer getter.ready来有效地处理背压：

js 复制代码 
await writer.ready; // reports errors
// How much room do we have?
console.log(writer.desiredSize);
writer.write('Chunk 1').catch(() => {});

await writer.ready; // reports errors
// How much room do we have?
console.log(writer.desiredSize);
writer.write('Chunk 2').catch(() => {});

await writer.close(); // reports errors

.ready中的 Promise 在流从有背压到无背压的转换时实现。

10.4.1.4 示例：通过 Writer 写入文件

在这个例子中，我们通过 WritableStream 创建一个文本文件data.txt：

js 复制代码 
import * as fs from 'node:fs';
import {Writable} from 'node:stream';

const nodeWritable = fs.createWriteStream(
 'new-file.txt', {encoding: 'utf-8'}); // (A)
const webWritableStream = Writable.toWeb(nodeWritable); // (B)

const writer = webWritableStream.getWriter();
try {
 await writer.write('First line\n');
 await writer.write('Second line\n');
 await writer.close();
} finally {
 writer.releaseLock()
}

在 A 行，我们为文件data.txt创建了一个 Node.js 流。在 B 行，我们将这个流转换为 web 流。然后我们使用 Writer 将字符串写入其中。

10.4.2 向 WritableStreams 进行管道传输

除了使用 Writers，我们还可以通过将 ReadableStreams 传输到 WritableStreams 来向 WritableStreams 写入：

js 复制代码 
await readableStream.pipeTo(writableStream);

由.pipeTo()返回的 Promise 在传输成功完成时实现。

10.4.2.1 管道传输是异步进行的

管道传输是在当前任务完成或暂停后执行的。以下代码演示了这一点：

js 复制代码 
const readableStream = new ReadableStream({ // (A)
 start(controller) {
 controller.enqueue('First line\n');
 controller.enqueue('Second line\n');
 controller.close();
 },
});
const writableStream = new WritableStream({ // (B)
 write(chunk) {
 console.log('WRITE: ' + JSON.stringify(chunk));
 },
 close() {
 console.log('CLOSE WritableStream');
 },
});

console.log('Before .pipeTo()');
const promise = readableStream.pipeTo(writableStream); // (C)
promise.then(() => console.log('Promise fulfilled'));
console.log('After .pipeTo()');

// Output:
// 'Before .pipeTo()'
// 'After .pipeTo()'
// 'WRITE: "First line\n"'
// 'WRITE: "Second line\n"'
// 'CLOSE WritableStream'
// 'Promise fulfilled'

在 A 行我们创建一个 ReadableStream。在 B 行我们创建一个 WritableStream。

我们可以看到.pipeTo()（行 C）立即返回。在一个新的任务中，块被读取和写入。然后writableStream被关闭，最后，promise被实现。

10.4.2.2 示例：将数据管道到文件的可写流

在下面的示例中，我们为一个文件创建一个 WritableStream，并将一个 ReadableStream 管道传递给它：

js 复制代码 
const webReadableStream = new ReadableStream({ // (A)
 async start(controller) {
 controller.enqueue('First line\n');
 controller.enqueue('Second line\n');
 controller.close();
 },
});

const nodeWritable = fs.createWriteStream( // (B)
 'data.txt', {encoding: 'utf-8'});
const webWritableStream = Writable.toWeb(nodeWritable); // (C)

await webReadableStream.pipeTo(webWritableStream); // (D)

在 A 行，我们创建了一个 ReadableStream。在 B 行，我们为文件data.txt创建了一个 Node.js 流。在 C 行，我们将这个流转换为 web 流。在 D 行，我们将我们的webReadableStream管道传递给文件的 WritableStream。

10.4.2.3 示例：将两个 ReadableStreams 写入到一个 WritableStream

在下面的示例中，我们将两个 ReadableStreams 写入单个 WritableStream。

js 复制代码 
function createReadableStream(prefix) {
 return new ReadableStream({
 async start(controller) {
 controller.enqueue(prefix + 'chunk 1');
 controller.enqueue(prefix + 'chunk 2');
 controller.close();
 },
 });
}

const writableStream = new WritableStream({
 write(chunk) {
 console.log('WRITE ' + JSON.stringify(chunk));
 },
 close() {
 console.log('CLOSE');
 },
 abort(err) {
 console.log('ABORT ' + err);
 },
});

await createReadableStream('Stream 1: ')
 .pipeTo(writableStream, {preventClose: true}); // (A)
await createReadableStream('Stream 2: ')
 .pipeTo(writableStream, {preventClose: true}); // (B)
await writableStream.close();

// Output
// 'WRITE "Stream 1: chunk 1"'
// 'WRITE "Stream 1: chunk 2"'
// 'WRITE "Stream 2: chunk 1"'
// 'WRITE "Stream 2: chunk 2"'
// 'CLOSE'

我们告诉.pipeTo()在 ReadableStream 关闭后不关闭 WritableStream（行 A 和行 B）。因此，在行 A 之后，WritableStream 保持打开状态，我们可以将另一个 ReadableStream 管道传递给它。

10.5 将数据接收端通过包装转换为可写流

如果我们想通过 WritableStream 写入到外部接收端，我们可以将其包装在一个适配器对象中，并将该对象传递给WritableStream的构造函数。适配器对象被称为 WritableStream 的底层接收端（当我们更仔细地看反压时，排队策略将在稍后解释）：

js 复制代码 
new WritableStream(underlyingSink?, queuingStrategy?)

这是底层接收端的类型（随意浏览此类型和其属性的解释；当我们在示例中遇到它们时，它们将再次解释）：

js 复制代码 
interface UnderlyingSink<TChunk> {
 start?(
 controller: WritableStreamDefaultController
 ): void | Promise<void>;
 write?(
 chunk: TChunk,
 controller: WritableStreamDefaultController
 ): void | Promise<void>;
 close?(): void | Promise<void>;;
 abort?(reason?: any): void | Promise<void>;
}

这些属性的解释：

  • .start(controller) 在我们调用WritableStream的构造函数后立即调用。如果我们做一些异步操作，我们可以返回一个 Promise。在这个方法中，我们可以准备写入。

  • .write(chunk, controller) 当一个新的块准备写入外部接收端时调用。我们可以通过返回一个 Promise 来施加反压，一旦反压消失就会实现。

  • .close() 在调用writer.close()后调用，并且所有排队的写入都成功。在这个方法中，我们可以在写入后进行清理。

  • 如果调用了writeStream.abort()或writer.abort()，则会调用.abort(reason)。reason是传递给这些方法的值。

.start()和.write()的参数controller让它们错误 WritableStream。它具有以下类型：

js 复制代码 
interface WritableStreamDefaultController {
 readonly signal: AbortSignal;
 error(err?: any): void;
}

  • .signal 是一个 AbortSignal，如果我们想在流被中止时中止写入或关闭操作，我们可以监听它。

  • .error(err) 错误 WritableStream：它被关闭，并且以后所有与它的交互都会失败，错误值为err。

10.5.1 示例：跟踪一个可读流

在下一个示例中，我们将一个 ReadableStream 管道到一个 WritableStream，以便检查 ReadableStream 如何生成块：

js 复制代码 
const readableStream = new ReadableStream({
 start(controller) {
 controller.enqueue('First chunk');
 controller.enqueue('Second chunk');
 controller.close();
 },
});
await readableStream.pipeTo(
 new WritableStream({
 write(chunk) {
 console.log('WRITE ' + JSON.stringify(chunk));
 },
 close() {
 console.log('CLOSE');
 },
 abort(err) {
 console.log('ABORT ' + err);
 },
 })
);
// Output:
// 'WRITE "First chunk"'
// 'WRITE "Second chunk"'
// 'CLOSE'
10.5.2 示例：收集写入到 WriteStream 的块到一个字符串中

在下一个示例中，我们创建了WriteStream的一个子类，它将所有写入的块收集到一个字符串中。我们可以通过.getString()方法访问该字符串：

js 复制代码 
class StringWritableStream extends WritableStream {
 #string = '';
 constructor() {
 super({
 // We need to access the `this` of `StringWritableStream`.
 // Hence the arrow function (and not a method).
 write: (chunk) => {
 this.#string += chunk;
 },
 });
 }
 getString() {
 return this.#string;
 }
}
const stringStream = new StringWritableStream();
const writer = stringStream.getWriter();
try {
 await writer.write('How are');
 await writer.write(' you?');
 await writer.close();
} finally {
 writer.releaseLock()
}
assert.equal(
 stringStream.getString(),
 'How are you?'
);

这种方法的一个缺点是我们混合了两个 API：WritableStream的 API 和我们新的字符串流 API。另一种选择是委托给 WritableStream 而不是扩展它：

js 复制代码 
function StringcreateWritableStream() {
 let string = '';
 return {
 stream: new WritableStream({
 write(chunk) {
 string += chunk;
 },
 }),
 getString() {
 return string;
 },
 };
}

const stringStream = StringcreateWritableStream();
const writer = stringStream.stream.getWriter();
try {
 await writer.write('How are');
 await writer.write(' you?');
 await writer.close();
} finally {
 writer.releaseLock()
}
assert.equal(
 stringStream.getString(),
 'How are you?'
);

这个功能也可以通过类来实现（而不是作为对象的工厂函数）。

10.6 使用 TransformStreams

一个 TransformStream：

  • 通过其writable side接收输入，即 WritableStream。

  • 然后可能会或可能不会转换这个输入。

  • 结果可以通过一个 ReadableStream 来读取，它的可读端。

使用 TransformStreams 最常见的方式是"管道传递"它们：

js 复制代码 
const transformedStream = readableStream.pipeThrough(transformStream);

.pipeThrough() 将readableStream管道到transformStream的可写端，并返回其可读端。换句话说：我们已经创建了一个新的ReadableStream，它是readableStream的转换版本。

.pipeThrough() 不仅接受 TransformStreams，还接受任何具有以下形式的对象：

js 复制代码 
interface ReadableWritablePair<RChunk, WChunk> {
 readable: ReadableStream<RChunk>;
 writable: WritableStream<WChunk>;
}
10.6.1 标准 TransformStreams

Node.js 支持以下标准 TransformStreams：

10.6.1.1 示例：解码一系列 UTF-8 编码的字节流

在下面的示例中，我们解码了一系列 UTF-8 编码的字节流：

js 复制代码 
const response = await fetch('https://example.com');
const readableByteStream = response.body;
const readableStream = readableByteStream
 .pipeThrough(new TextDecoderStream('utf-8'));
for await (const stringChunk of readableStream) {
 console.log(stringChunk);
}

response.body是一个 ReadableByteStream，其块是Uint8Array的实例（TypedArrays）。我们通过TextDecoderStream将该流传输，以获得具有字符串块的流。

请注意，单独翻译每个字节块（例如通过TextDecoder）是行不通的，因为一个 Unicode 代码点在 UTF-8 中被编码为多达四个字节，而这些字节可能不都在同一个块中。

10.6.1.2 示例：创建一个用于标准输入的可读文本流

以下 Node.js 模块记录通过标准输入发送给它的所有内容：

js 复制代码 
// echo-stdin.mjs
import {Readable} from 'node:stream';

const webStream = Readable.toWeb(process.stdin)
 .pipeThrough(new TextDecoderStream('utf-8'));
for await (const chunk of webStream) {
 console.log('>>>', chunk);
}

我们可以通过存储在process.stdin中的流访问标准输入（process是一个全局 Node.js 变量）。如果我们不为此流设置编码并通过Readable.toWeb()进行转换，我们将获得一个字节流。我们通过 TextDecoderStream 将其传输，以获得一个文本流。

请注意，我们逐步处理标准输入：一旦另一个块可用，我们就会记录它。换句话说，我们不会等到标准输入完成。当数据要么很大要么只是间歇性发送时，这是很有用的。

10.7 实现自定义 TransformStreams

我们可以通过将 Transformer 对象传递给TransformStream的构造函数来实现自定义 TransformStream。这样的对象具有以下类型（随意略过此类型和其属性的解释；当我们在示例中遇到它们时，它们将再次解释）：

js 复制代码 
interface Transformer<TInChunk, TOutChunk> {
 start?(
 controller: TransformStreamDefaultController<TOutChunk>
 ): void | Promise<void>;
 transform?(
 chunk: TInChunk,
 controller: TransformStreamDefaultController<TOutChunk>
 ): void | Promise<void>;
 flush?(
 controller: TransformStreamDefaultController<TOutChunk>
 ): void | Promise<void>;
}

这些属性的解释：

  • .start(controller)在我们调用TransformStream的构造函数之后立即调用。在这里，我们可以在转换开始之前准备好一些东西。

  • .transform(chunk, controller)执行实际的转换。它接收一个输入块，并可以使用其参数controller来排队一个或多个转换后的输出块。它也可以选择不排队任何内容。

  • .flush(controller)在所有输入块成功转换后调用。在这里，我们可以在转换完成后执行清理工作。

这些方法中的每一个都可以返回一个 Promise，并且在 Promise 解决之前不会采取进一步的步骤。如果我们想要执行一些异步操作，这是很有用的。

参数controller具有以下类型：

js 复制代码 
interface TransformStreamDefaultController<TOutChunk> {
 enqueue(chunk?: TOutChunk): void;
 readonly desiredSize: number | null;
 terminate(): void;
 error(err?: any): void;
}

  • .enqueue(chunk)将chunk添加到 TransformStream 的可读端（输出）。

  • .desiredSize返回可读端（输出）的 TransformStream 内部队列的期望大小。

  • .terminate()关闭可读端（输出）并错误可写端（输入）的 TransformStream。如果转换器对可写端（输入）的剩余块不感兴趣并希望跳过它们，则可以使用它。

  • .error(err)错误 TransformStream：以后所有与它的交互都将以错误值err失败。

TransformStream 中的背压如何？该类将背压从其可读端（输出）传播到其可写端（输入）。假设转换不会改变数据量太多。因此，Transform 可以忽略背压。但是，可以通过transformStreamDefaultController.desiredSize检测到它，并通过从transformer.transform()返回一个 Promise 来传播它。

10.7.1 示例：将任意块的流转换为行流

TransformStream的以下子类将流转换为每个块都包含一行文本的流。也就是说，除了最后一个块可能以行尾（EOL）字符串结束之外，每个块都以行尾（EOL）字符串结束：Unix（包括 macOS）上为'\n'，Windows 上为'\r\n'。

js 复制代码 
class ChunksToLinesTransformer {
 #previous = '';

 transform(chunk, controller) {
 let startSearch = this.#previous.length;
 this.#previous += chunk;
 while (true) {
 // Works for EOL === '\n' and EOL === '\r\n'
 const eolIndex = this.#previous.indexOf('\n', startSearch);
 if (eolIndex < 0) break;
 // Line includes the EOL
 const line = this.#previous.slice(0, eolIndex+1);
 controller.enqueue(line);
 this.#previous = this.#previous.slice(eolIndex+1);
 startSearch = 0;
 }
 }

 flush(controller) {
 // Clean up and enqueue any text we're still holding on to
 if (this.#previous.length > 0) {
 controller.enqueue(this.#previous);
 }
 }
}
class ChunksToLinesStream extends TransformStream {
 constructor() {
 super(new ChunksToLinesTransformer());
 }
}

const stream = new ReadableStream({
 async start(controller) {
 controller.enqueue('multiple\nlines of\ntext');
 controller.close();
 },
});
const transformStream = new ChunksToLinesStream();
const transformed = stream.pipeThrough(transformStream);

for await (const line of transformed) {
 console.log('>>>', JSON.stringify(line));
}

// Output:
// '>>> "multiple\n"'
// '>>> "lines of\n"'
// '>>> "text"'

请注意，Deno 的内置TextLineStream提供类似的功能。

提示：我们也可以通过异步生成器进行这种转换。它将异步迭代 ReadableStream 并返回一个包含行的异步可迭代对象。其实现在§9.4"通过异步生成器转换可读流"中显示。

10.7.2 提示：异步生成器也非常适合转换流

由于 ReadableStreams 是异步可迭代的，我们可以使用异步生成器来转换它们。这导致非常优雅的代码：

js 复制代码 
const stream = new ReadableStream({
 async start(controller) {
 controller.enqueue('one');
 controller.enqueue('two');
 controller.enqueue('three');
 controller.close();
 },
});

async function* prefixChunks(prefix, asyncIterable) {
 for await (const chunk of asyncIterable) {
 yield '> ' + chunk;
 }
}

const transformedAsyncIterable = prefixChunks('> ', stream);
for await (const transformedChunk of transformedAsyncIterable) {
 console.log(transformedChunk);
}

// Output:
// '> one'
// '> two'
// '> three'

10.8 仔细观察背压

让我们仔细观察背压。考虑以下管道链：

js 复制代码 
rs.pipeThrough(ts).pipeTo(ws);

rs是一个 ReadableStream，ts是一个 TransformStream，ws是一个 WritableStream。这些是由前一个表达式创建的连接（.pipeThrough使用.pipeTo将rs连接到ts的可写端）：

js 复制代码 
rs -pipeTo-> ts{writable,readable} -pipeTo-> ws

观察：

  • rs的基础源可以被视为在rs之前的管道链成员。

  • ws的基础接收器可以被视为在ws之后的管道链成员。

  • 每个流都有一个内部缓冲区：ReadableStreams 在其基础源之后进行缓冲。WritableStreams 在其基础接收器之前进行缓冲。

假设ws的基础接收器速度慢，ws的缓冲区最终满了。然后发生以下步骤：

  • ws发出满的信号。

  • pipeTo停止从ts.readable读取。

  • ts.readable发出满的信号。

  • ts停止从ts.writable移动块到ts.readable。

  • ts.writable发出满的信号。

  • pipeTo停止从rs读取。

  • rs向其基础源发出满的信号。

  • 基础源暂停。

这个例子说明我们需要两种功能：

  • 接收数据的实体需要能够发出背压信号。

  • 发送数据的实体需要对信号做出反应，施加背压。

让我们探索这些功能在 web 流 API 中是如何实现的。

10.8.1 发出背压

背压由接收数据的实体发出信号。Web 流有两个这样的实体：

  • WritableStream 通过 Writer 方法.write()接收数据。

  • 当其基础源调用 ReadableStreamDefaultController 方法.enqueue()时，ReadableStream 接收数据。

在这两种情况下，输入都通过队列进行缓冲。施加背压的信号是队列已满。让我们看看如何检测到这一点。

这些是队列的位置：

  • 一个 WritableStream 的队列在 WritableStreamDefaultController 中内部存储（参见 web 流标准）。

  • 一个 ReadableStream 的队列在 ReadableStreamDefaultController 中内部存储（参见 web 流标准）。

队列的期望大小是一个数字，表示队列中还有多少空间：

  • 如果队列中仍有空间，则为正。

  • 如果队列已达到其最大大小，则为零。

  • 如果队列已超过其最大大小，则为负。

因此，如果期望的大小为零或更少，我们必须施加背压。它可以通过包含队列的对象的 getter.desiredSize获得。

期望的大小是如何计算的？通过指定所谓的排队策略 的对象。ReadableStream和WritableStream具有默认的排队策略，可以通过它们的构造函数的可选参数进行覆盖。接口QueuingStrategy有两个属性：

  • 方法.size(chunk)返回chunk的大小。

    • 队列的当前大小是它包含的块的大小之和。

  • 属性.highWaterMark指定队列的最大大小。

队列的期望大小是高水位标记减去队列的当前大小。

10.8.2 对背压的反应

发送数据的实体需要对信号背压做出反应，通过施加背压。

10.8.2.1 通过 Writer 写入 WritableStream 的代码

  • 我们可以在writer.ready中等待 Promise。在等待期间，我们被阻塞，期望的背压得到了实现。一旦队列中有空间，Promise 就会被实现。当writer.desiredSize的值大于零时，实现会被触发。

  • 或者，我们可以等待writer.write()返回的 Promise。如果我们这样做，队列甚至不会被填满。

如果我们愿意，我们还可以根据writer.desiredSize来确定我们的块的大小。

10.8.2.2 ReadableStream 的底层源

可以传递给 ReadableStream 的底层源对象包装了外部源。在某种程度上，它也是管道链的成员；在其 ReadableStream 之前的成员。

  • 只有在队列中有空间时，才会要求底层拉取源提供新数据。在没有空间时，会自动施加背压，因为没有数据被拉取。

  • 在入队后，底层推送源应检查controller.desiredSize：如果为零或更少，则应通过暂停其外部源来施加背压。

10.8.2.3 WritableStream 的底层接收端

可以传递给 WritableStream 的底层接收端对象包装了外部接收端。在某种程度上，它也是管道链的成员；在其 WritableStream 之后的成员。

每个外部接收端以不同的方式（在某些情况下根本不）信号背压。底层接收端可以通过从方法.write()返回一个被实现的 Promise 来施加背压，一旦写入完成。在web 流标准中有一个例子，演示了这是如何工作的。

10.8.2.4 一个 transformStream（.writable → .readable）

TransformStream 通过为前者实现底层接收端和为后者实现底层源，将其可写端连接到其可读端。它具有一个内部插槽.[[backpressure]]，指示内部背压当前是否处于活动状态。

  • 可写端的底层接收器的.write()方法会异步等待，直到没有内部背压，然后将另一个块提供给 TransformStream 的转换器（web streams 标准：TransformStreamDefaultSinkWriteAlgorithm）。然后转换器可以通过其 TransformStreamDefaultController 加入一些内容。请注意，.write()返回一个 Promise，在方法完成时会被满足。在此之前，WriteStream 通过其队列缓冲传入的写请求。因此，可写端的背压通过该队列及其期望的大小来表示。

  • 如果通过 TransformStreamDefaultController 将一个块加入队列，并且可读端的队列变满了，TransformStream 的背压就会被激活（web streams 标准：TransformStreamDefaultControllerEnqueue）。

  • 如果从读取器中读取了一些内容，ReadableStream的背压可能会被取消（web streams 标准：ReadableStreamDefaultReaderRead）：

10.8.2.5 .pipeTo()（ReadableStream → WritableStream）

.pipeTo()通过读取器从 ReadableStream 读取块，并通过写入器将它们写入 WritableStream。当writer.desiredSize为零或更小时，它会暂停（web streams 标准：ReadableStreamPipeTo的第 15 步）。

10.9 字节流

到目前为止，我们只使用过文本流 ，流的块是字符串。但是 web streams API 也支持字节流 ，用于二进制数据，其中块是 Uint8Arrays（TypedArrays）：

  • ReadableStream有一个特殊的'bytes'模式。

  • WritableStream本身不关心块是字符串还是 Uint8Arrays。因此，实例是文本流还是字节流取决于底层接收器可以处理什么类型的块。

  • TransformStream可以处理什么类型的块也取决于其 Transformer。

接下来，我们将学习如何创建可读的字节流。

10.9.1 可读的字节流

ReadableStream构造函数创建的流的类型取决于可选的属性.type和可选的第一个参数underlyingSource：

  • 如果.type被省略或没有提供底层源，则新实例是一个文本流。

  • 如果.type是字符串'bytes'，则新实例是一个字节流：

    js 复制代码 
    const readableByteStream = new ReadableStream({
 type: 'bytes',
 async start() { /*...*/ }
 // ...
});

如果一个 ReadableStream 处于'bytes'模式，会发生什么变化？

在默认模式下，底层源可以返回任何类型的块。在字节模式下，块必须是 ArrayBufferViews，即 TypedArrays（例如 Uint8Arrays）或 DataViews。

此外，可读的字节流可以创建两种读取器：

  • .getReader()返回一个ReadableStreamDefaultReader的实例。

  • .getReader({mode: 'byob'}) 返回一个 ReadableStreamBYOBReader 的实例。

"BYOB" 代表 "Bring Your Own Buffer"，意味着我们可以传递一个缓冲区（ArrayBufferView）给 reader.read()。之后，该 ArrayBufferView 将被分离并且不再可用。但是.read() 返回其数据在一个新的 ArrayBufferView 中，该 ArrayBufferView 具有相同的类型并访问相同的 ArrayBuffer 的相同区域。

此外，可读的字节流具有不同的控制器：它们是ReadableByteStreamController的实例（而不是ReadableStreamDefaultController）。除了强制底层源将 ArrayBufferViews（TypedArrays 或 DataViews）入队之外，它还通过其属性.byobRequest支持 ReadableStreamBYOBReaders。底层源将其数据写入存储在此属性中的 BYOBRequest。Web 流标准在其"创建流的示例"部分中有两个使用.byobRequest的示例。

10.9.2 示例：填充随机数据的无限可读的字节流

在下一个示例中，创建一个无限可读的字节流，用随机数据填充其块（灵感来自：example4.mjs in "在 Node.js 中实现 Web 流 API"）。

js 复制代码 
import {promisify} from 'node:util';
import {randomFill} from 'node:crypto';
const asyncRandomFill = promisify(randomFill);

const readableByteStream = new ReadableStream({
 type: 'bytes',
 async pull(controller) {
 const byobRequest = controller.byobRequest;
 await asyncRandomFill(byobRequest.view);
 byobRequest.respond(byobRequest.view.byteLength);
 },
});

const reader = readableByteStream.getReader({mode: 'byob'});
const buffer = new Uint8Array(10); // (A)
const firstChunk = await reader.read(buffer); // (B)
console.log(firstChunk);

由于readableByteStream是无限的，我们无法循环读取它。这就是为什么我们只读取它的第一个块（B 行）。

我们在 A 行创建的缓冲区在 B 行之后被传输，因此无法读取。

10.9.3 示例：压缩可读的字节流

在下面的示例中，我们创建一个可读的字节流，并将其通过一个将其压缩为 GZIP 格式的流：

js 复制代码 
const readableByteStream = new ReadableStream({
 type: 'bytes',
 start(controller) {
 // 256 zeros
 controller.enqueue(new Uint8Array(256));
 controller.close();
 },
});
const transformedStream = readableByteStream.pipeThrough(
 new CompressionStream('gzip'));
await logChunks(transformedStream);

async function logChunks(readableByteStream) {
 const reader = readableByteStream.getReader();
 try {
 while (true) {
 const {done, value} = await reader.read();
 if (done) break;
 console.log(value);
 }
 } finally {
 reader.releaseLock();
 }
}
10.9.4 示例：通过fetch()读取网页

fetch()的结果解析为一个响应对象，其属性.body是一个可读的字节流。我们通过TextDecoderStream将该字节流转换为文本流：

js 复制代码 
const response = await fetch('https://example.com');
const readableByteStream = response.body;
const readableStream = readableByteStream.pipeThrough(
 new TextDecoderStream('utf-8'));
for await (const stringChunk of readableStream) {
 console.log(stringChunk);
}

10.10 Node.js 特定的辅助函数

Node.js 是唯一支持以下辅助函数的 Web 平台，它称之为实用消费者：

js 复制代码 
import {
 arrayBuffer,
 blob,
 buffer,
 json,
 text,
} from 'node:stream/consumers';

这些函数将 Web ReadableStreams、Node.js Readables 和 AsyncIterators 转换为被满足的 Promise：

  • ArrayBuffers（arrayBuffer()）

  • Blobs（blob()）

  • Node.js 缓冲区（buffer()）

  • JSON 对象（json()）

  • 字符串（text()）

假定二进制数据为 UTF-8 编码：

js 复制代码 
import * as streamConsumers from 'node:stream/consumers';

const readableByteStream = new ReadableStream({
 type: 'bytes',
 start(controller) {
 // TextEncoder converts strings to UTF-8 encoded Uint8Arrays
 const encoder = new TextEncoder();
 const view = encoder.encode('"😀"');
 assert.deepEqual(
 view,
 Uint8Array.of(34, 240, 159, 152, 128, 34)
 );
 controller.enqueue(view);
 controller.close();
 },
});
const jsonData = await streamConsumers.json(readableByteStream);
assert.equal(jsonData, '😀');

字符串流按预期工作：

js 复制代码 
import * as streamConsumers from 'node:stream/consumers';

const readableByteStream = new ReadableStream({
 start(controller) {
 controller.enqueue('"😀"');
 controller.close();
 },
});
const jsonData = await streamConsumers.json(readableByteStream);
assert.equal(jsonData, '😀');

10.11 进一步阅读

本节提到的所有材料都是本章的来源。

本章不涵盖 Web 流 API 的每个方面。您可以在此处找到更多信息：

更多材料：

评论

十一、流配方

exploringjs.com/nodejs-shell-scripting/ch_stream-recipes.html

  • 11.1 写入标准输出(stdout)

    • 11.1.1 通过console.log()写入 stdout

    • 11.1.2 通过 Node.js 流写入 stdout

    • 11.1.3 通过 Web 流写入 stdout

  • 11.2 写入标准错误(stderr)

  • 11.3 从标准输入(stdin)读取

    • 11.3.1 通过 Node.js 流从 stdin 读取

    • 11.3.2 通过 Web 流从 stdin 读取

    • 11.3.3 通过模块'node:readline'从 stdin 读取

  • 11.4 Node.js 流配方

  • 11.5 Web 流配方

11.1 写入标准输出(stdout)

这是写入 stdout 的三个选项：

  • 我们可以通过console.log()写入它。

  • 我们可以通过 Node.js 流写入它。

  • 我们可以通过 Web 流写入它。

11.1.1 通过console.log()写入 stdout

console.log(format, ...args)写入 stdout 并始终附加换行符'\n'（即使在 Windows 上也是如此）。第一个参数可以包含占位符，这些占位符的解释方式与util.format()相同：

js 复制代码 
console.log('String: %s Number: %d Percent: %%', 'abc', 123);

const obj = {one: 1, two: 2};
console.log('JSON: %j Object: %o', obj, obj);

// Output:
// 'String: abc Number: 123 Percent: %'
// 'JSON: {"one":1,"two":2} Object: { one: 1, two: 2 }'

第一个参数之后的所有参数始终显示在输出中，即使没有足够的占位符。

11.1.2 通过 Node.js 流写入 stdout

process.stdout是stream.Readable的一个实例。这意味着我们可以像使用其他 Node.js 流一样使用它-例如：

js 复制代码 
process.stdout.write('two');
process.stdout.write(' words');
process.stdout.write('\n');

前面的代码等同于：

js 复制代码 
console.log('two words');

请注意，这种情况下末尾没有换行符，因为console.log()总是会添加一个。

如果我们使用.write()来处理大量数据，我们应该考虑回压，如§9.5.2.1"writable.write(chunk)"中所解释的那样。

以下配方适用于process.stdout：§11.4"Node.js 流配方"。

11.1.3 通过 Web 流写入 stdout

我们可以将process.stdout转换为 Web 流并写入其中：

js 复制代码 
import {Writable} from 'node:stream';
const webOut = Writable.toWeb(process.stdout);
const writer = webOut.getWriter();
try {
 await writer.write('First line\n');
 await writer.write('Second line\n');
 await writer.close();
} finally {
 writer.releaseLock()
}

以下配方适用于webOut：§11.5"Web 流配方"。

11.2 写入标准错误(stderr)

写入 stderr 的工作方式与写入 stdout 类似：

  • 我们可以通过console.error()写入它。

  • 我们可以通过 Node.js 流写入它。

  • 我们可以通过 Web 流写入它。

有关更多信息，请参阅前一节。

11.3 从标准输入(stdin)读取

这些是从 stdin 读取的选项：

  • 我们可以通过 Node.js 流从中读取。

  • 我们可以通过 Web 流从中读取。

  • 我们可以使用模块'node:readline'。

11.3.1 通过 Node.js 流从 stdin 读取

process.stdin是stream.Writable的一个实例。这意味着我们可以像使用其他 Node.js 流一样使用它：

js 复制代码 
// Switch to text mode (otherwise we get chunks of binary data)
process.stdin.setEncoding('utf-8');
for await (const chunk of process.stdin) {
 console.log('>', chunk);
}

以下配方适用于webIn：§11.4"Node.js 流配方"。

11.3.2 通过 Web 流从 stdin 读取

我们首先必须将process.stdin转换为 Web 流：

js 复制代码 
import {Readable} from 'node:stream';
// Switch to text mode (otherwise we get chunks of binary data)
process.stdin.setEncoding('utf-8');
const webIn = Readable.toWeb(process.stdin);
for await (const chunk of webIn) {
 console.log('>', chunk);
}

以下配方适用于webIn：§11.5"Web 流配方"。

11.3.3 通过模块'node:readline'从 stdin 读取

内置模块'node:readline'允许我们提示用户以交互方式输入信息-例如：

js 复制代码 
import * as fs from 'node:fs';
import * as readline from 'node:readline/promises';

const rl = readline.createInterface({
 input: process.stdin,
 output: process.stdout,
});

const filePath = await rl.question('Please enter a file path: ');
fs.writeFileSync(filePath, 'Hi!', {encoding: 'utf-8'})

rl.close();

有关模块'node:readline'的更多信息，请参见：

  • §9.3.3"通过模块'node:readlines'从可读流中读取行"

  • 官方文档。

11.4 Node.js 流配方

可读流：

  • §9.3.1.2"Readable.from(): 从可迭代对象创建可读流"

  • §9.3.2"通过for-await-of从可读流中读取块"

    • §9.3.2.1"在字符串中收集可读流的内容"

  • §9.3.3"通过模块'node:readlines'从可读流中读取行"

  • §9.4"通过异步生成器转换可读流"

    • §9.4.1"在异步可迭代对象中从块转换为编号行"

可写流：

  • §9.5.2"写入可写流"

  • §9.5.2.2"通过stream.pipeline()将可读流传输到可写流"

11.5 网络流配方

从中创建一个 ReadableStream：

  • 字符串：§10.3.1"实现基础源的第一个示例"

  • 可迭代对象：§10.3.2.2"示例：从拉取源创建一个 ReadableStream"

从 ReadableStream 中读取：

  • §10.2.1"通过读取器消耗 ReadableStreams"

  • §10.2.2"通过异步迭代消耗 ReadableStreams"

    • §10.2.2.2"示例：组装包含 ReadableStream 内容的字符串"

  • §10.2.3"将 ReadableStreams 传输到 WritableStreams"

转换 ReadableStreams：

  • §10.6"使用 TransformStreams"

  • §10.7.2"提示：异步生成器也非常适合转换流"

  • §10.7.1"示例：将任意块的流转换为行流"

使用 WritableStreams：

  • §10.4"写入可写流"

  • §10.5.2"示例：在字符串中收集写入到 WriteStream 的块"

评论

十二、在子进程中运行 shell 命令

原文：exploringjs.com/nodejs-shell-scripting/ch_nodejs-child-process.html

译者：飞龙

协议：CC BY-NC-SA 4.0

  • 12.1 本章概述](ch_nodejs-child-process.html#overview-of-this-chapter)

    • 12.1.1 Windows vs. Unix

    • 12.1.2 我们在示例中经常使用的功能

  • 12.2 异步生成进程：spawn()

    • 12.2.1 spawn()的工作原理

    • 12.2.2 何时执行 shell 命令？](ch_nodejs-child-process.html#when-is-the-shell-command-executed)

    • 12.2.3 仅命令模式 vs. 参数模式](ch_nodejs-child-process.html#spawn-argument-modes)

    • 12.2.4 向子进程的 stdin 发送数据

    • 12.2.5 手动进行管道传输](ch_nodejs-child-process.html#piping-manually)

    • 12.2.6 处理不成功的退出（包括错误）

    • 12.2.7 等待子进程退出](ch_nodejs-child-process.html#waiting-for-the-exit-of-a-child-process)

    • 12.2.8 终止子进程](ch_nodejs-child-process.html#terminating-child-processes)

  • 12.3 同步生成进程：spawnSync()

    • 12.3.1 何时执行 shell 命令？](ch_nodejs-child-process.html#when-is-the-shell-command-executed-1)

    • 12.3.2 从 stdout 读取](ch_nodejs-child-process.html#reading-from-stdout)

    • 12.3.3 向子进程的 stdin 发送数据

    • 12.3.4 处理不成功的退出（包括错误）

  • 12.4 基于spawn()的异步辅助函数

    • 12.4.1 exec()

    • 12.4.2 execFile()

  • 12.5 基于spawnAsync()的同步辅助函数

    • 12.5.1 execSync()

    • 12.5.2 execFileSync()

  • 12.6 有用的库](ch_nodejs-child-process.html#useful-libraries)

    • 12.6.1 tinysh：用于生成 shell 命令的辅助程序

    • 12.6.2 node-powershell：通过 Node.js 执行 Windows PowerShell 命令

  • 12.7 在模块'node:child_process'的功能之间进行选择

在本章中，我们将探讨如何通过模块'node:child_process'从 Node.js 执行 shell 命令。

12.1 本章概述

模块'node:child_process'有一个用于执行 shell 命令（在生成的子进程中）的函数，有两个版本：

  • 一个异步版本的spawn()。

  • 一个同步版本的spawnSync()。

我们将首先探讨spawn()，然后是spawnSync()。最后，我们将看一下基于它们并且相对类似的以下函数：

  • 基于spawn()：

    • exec()

    • execFile()

  • 基于spawnSync()：

    • execSync()

    • execFileSync()

12.1.1 Windows vs. Unix

本章中显示的代码在 Unix 上运行，但我也在 Windows 上进行了测试-其中大部分代码需要进行轻微更改（例如以'\r\n'而不是'\n'结尾）。

12.1.2 我们在示例中经常使用的功能

以下功能在示例中经常出现。这就是为什么在这里解释一次：

  • 断言：对于原始值使用assert.equal()，对于对象使用assert.deepEqual()。示例中从未显示必要的导入：

    js 复制代码 
    import * as assert from 'node:assert/strict';

  • 函数Readable.toWeb()将 Node 的原生stream.Readable转换为 web 流（ReadableStream的实例）。这在§10"在 Node.js 上使用 web 流"中有解释。示例中始终导入Readable。

  • 异步函数readableStreamToString()会消耗可读的 web 流并返回一个字符串（包装在 Promise 中）。这在 web 流章节中有解释。假定这个函数在示例中是可用的。

12.2 异步生成进程：spawn()

12.2.1 spawn()的工作原理
js 复制代码 
spawn(
 command: string,
 args?: Array<string>,
 options?: Object
): ChildProcess

spawn() 异步地在新进程中执行命令：该进程与 Node 的主 JavaScript 进程并行运行，我们可以通过各种方式与其通信（通常通过流）。

接下来，有关spawn()的参数和结果的文档。如果您喜欢通过示例学习，可以跳过该内容，继续阅读后面的小节。

12.2.1.1 参数：command

command是一个包含 shell 命令的字符串。有两种使用该参数的模式：

  • 仅命令模式：省略args，command包含整个 shell 命令。我们甚至可以使用 shell 功能，如在多个可执行文件之间进行管道传输，将 I/O 重定向到文件，变量和通配符。

    • options.shell必须为true，因为我们需要一个 shell 来处理 shell 功能。

  • 参数模式：command仅包含命令的名称，args包含其参数。

    • 如果options.shell为true，则参数中的许多元字符会被解释，并且通配符和变量名称等功能会起作用。

    • 如果options.shell为false，则字符串会直接使用，我们不必转义元字符。

这两种模式在本章后面进行了演示。

12.2.1.2 参数：options

以下options最有趣：

  • .shell: boolean|string（默认值：false）

    是否应使用 shell 来执行命令？

    • 在 Windows 上，此选项几乎总是应为true。例如，否则无法执行.bat和.cmd文件。

    • 在 Unix 上，只有核心 shell 功能（例如管道，I/O 重定向，文件名通配符和变量）在.shell为false时不可用。

    • 如果.shell为true，我们必须小心处理用户输入并对其进行清理，因为很容易执行任意代码。如果我们想将其用作非元字符，则还必须转义元字符。

    • 我们还可以将.shell设置为 shell 可执行文件的路径。然后 Node.js 将使用该可执行文件来执行命令。如果我们将.shell设置为true，Node.js 将使用：

      • Unix：'/bin/sh'

      • Windows：process.env.ComSpec

  • .cwd: string | URL

    指定在执行命令时要使用的当前工作目录（CWD）。

  • .stdio: Array<string|Stream>|string

    配置标准 I/O 的设置方式。下面会有解释。

  • .env: Object（默认值：process.env）

    让我们为子进程指定 shell 变量。提示：

    • 查看process.env（例如在 Node.js REPL 中）以查看存在哪些变量。

    • 我们可以使用扩展运算符来非破坏性地覆盖现有变量 - 或者如果尚不存在，则创建它：

      js 复制代码 
      {env: {...process.env, MY_VAR: 'Hi!'}}

  • .signal: AbortSignal

    如果我们创建了一个 AbortController ac，我们可以将ac.signal传递给spawn()，并通过ac.abort()中止子进程。这在本章后面有演示。

  • .timeout: number

    如果子进程的执行时间超过.timeout毫秒，则会被终止。

12.2.1.3 options.stdio

子进程的每个标准 I/O 流都有一个数字 ID，称为文件描述符：

  • 标准输入（stdin）的文件描述符为 0。

  • 标准输出(stdout)的文件描述符为 1。

  • 标准错误(stderr)的文件描述符为 2。

可能会有更多的文件描述符，但这很少见。

options.stdio配置子进程的流是否以及如何被管道连接到父进程的流。它可以是一个数组，其中每个元素配置等于其索引的文件描述符。可以使用以下值作为数组元素：

  • 'pipe'：

    • 索引 0：将childProcess.stdin管道连接到子进程的 stdin。请注意，尽管其名称如此，但前者是属于父进程的流。

    • 索引 1：将子进程的 stdout 管道连接到childProcess.stdout。

    • 索引 2：将子进程的 stderr 管道连接到childProcess.stderr。

  • 'ignore'：忽略子进程的流。

  • 'inherit'：将子进程的流管道连接到父进程的相应流。

    • 例如，如果我们希望子进程的 stderr 被记录到控制台，我们可以在索引 2 处使用'inherit'。

  • 原生 Node.js 流：管道到该流或从该流。

  • 还支持其他值，但这超出了本章的范围。

除了通过数组指定options.stdio之外，我们还可以缩写：

  • 'pipe'等同于['pipe', 'pipe', 'pipe']（options.stdio的默认值）。

  • 'ignore'等同于['ignore', 'ignore', 'ignore']。

  • 'inherit'等同于['inherit', 'inherit', 'inherit']。

12.2.1.4 结果：ChildProcess的实例

spawn()返回ChildProcess的实例。

有趣的数据属性：

  • .exitCode: number | null

    包含子进程退出时的代码：

    • 0（零）表示正常退出。

    • 大于零的数字表示发生了错误。

    • null表示进程尚未退出。

  • .signalCode: string | null

    子进程被杀死的 POSIX 信号，或者如果没有被杀死则为null。有关更多信息，请参阅下面的.kill()方法的描述。

  • 流：根据标准 I/O 的配置方式（请参阅前面的小节），以下流变得可用：

    • .stdin

    • .stdout

    • .stderr

  • .pid: number | undefined

    子进程的进程标识符 （PID）。如果生成失败，.pid为undefined。在调用spawn()后立即可用此值。

有趣的方法：

  • .kill(signalCode?: number | string = 'SIGTERM'): boolean

    向子进程发送 POSIX 信号（通常导致进程终止）：

    • signal的 man 页面包含值的列表。

    • Windows 不支持信号，但 Node.js 模拟了其中一些 - 例如：SIGINT，SIGTERM和SIGKILL。有关更多信息，请参阅Node.js 文档。

    此方法在本章后面进行了演示。

有趣的事件：

  • .on('exit', (exitCode: number|null, signalCode: string|null) => {})

    此事件在子进程结束后发出：

    • 回调参数为我们提供了退出代码或信号代码：其中一个始终为非空。

    • 由于多个进程可能共享相同的流，因此其标准 I/O 流可能仍然打开。事件'close'在子进程退出后通知我们所有 stdio 流都已关闭。

  • .on('error', (err: Error) => {})

    如果进程无法被生成（请参阅示例后面）或子进程无法被杀死，则最常见地发出此事件。在此事件之后可能会或可能不会发出'exit'事件。

我们稍后将看到如何将事件转换为可以等待的 Promise。

12.2.2 shell 命令何时执行？

在使用异步spawn()时，命令的子进程是异步启动的。以下代码演示了这一点：

js 复制代码 
import {spawn} from 'node:child_process';

spawn(
 'echo', ['Command starts'],
 {
 stdio: 'inherit',
 shell: true,
 }
);
console.log('After spawn()');

这是输出：

js 复制代码 
After spawn()
Command starts
12.2.3 仅命令模式 vs. 参数模式

在本节中，我们以两种方式指定相同的命令调用：

  • 仅命令模式：我们通过第一个参数command提供整个调用。

  • 参数模式：我们通过第一个参数command提供命令，通过第二个参数args提供参数。

12.2.3.1 仅命令模式
js 复制代码 
import {Readable} from 'node:stream';
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 'echo "Hello, how are you?"',
 {
 shell: true, // (A)
 stdio: ['ignore', 'pipe', 'inherit'], // (B)
 }
);
const stdout = Readable.toWeb(
 childProcess.stdout.setEncoding('utf-8'));

// Result on Unix
assert.equal(
 await readableStreamToString(stdout),
 'Hello, how are you?\n' // (C)
);

// Result on Windows: '"Hello, how are you?"\r\n'

每个带参数的仅命令生成都需要.shell为true（A 行）-即使它像这个这么简单。

在 B 行，我们告诉spawn()如何处理标准 I/O：

  • 忽略标准输入。

  • 将子进程的标准输出管道到childProcess.stdout（属于父进程的流）。

  • 将子进程的标准错误输出管道到父进程的标准错误输出。

在这种情况下，我们只对子进程的输出感兴趣。因此，一旦我们处理了输出，我们就完成了。在其他情况下，我们可能需要等到子进程退出。如何做到这一点，稍后会有演示。

在仅命令模式下，我们看到 shell 的更多特殊之处 - 例如，Windows 命令 shell 输出包括双引号（最后一行）。

12.2.3.2 参数模式
js 复制代码 
import {Readable} from 'node:stream';
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 'echo', ['Hello, how are you?'],
 {
 shell: true,
 stdio: ['ignore', 'pipe', 'inherit'],
 }
);
const stdout = Readable.toWeb(
 childProcess.stdout.setEncoding('utf-8'));

// Result on Unix
assert.equal(
 await readableStreamToString(stdout),
 'Hello, how are you?\n'
);
// Result on Windows: 'Hello, how are you?\r\n'
12.2.3.3 args中的元字符

让我们探讨一下如果args中有元字符会发生什么：

js 复制代码 
import {Readable} from 'node:stream';
import {spawn} from 'node:child_process';

async function echoUser({shell, args}) {
 const childProcess = spawn(
 `echo`, args,
 {
 stdio: ['ignore', 'pipe', 'inherit'],
 shell,
 }
 );
 const stdout = Readable.toWeb(
 childProcess.stdout.setEncoding('utf-8'));
 return readableStreamToString(stdout);
}

// Results on Unix
assert.equal(
 await echoUser({shell: false, args: ['$USER']}), // (A)
 '$USER\n'
);
assert.equal(
 await echoUser({shell: true, args: ['$USER']}), // (B)
 'rauschma\n'
);
assert.equal(
 await echoUser({shell: true, args: [String.raw`\$USER`]}), // (C)
 '$USER\n'
);

  • 如果我们不使用 shell，例如美元符号（$）等元字符没有效果（A 行）。

  • 在 shell 中，$USER被解释为一个变量（B 行）。

  • 如果我们不想要这个，我们必须通过反斜杠转义美元符号（C 行）。

其他元字符（如星号（*））也会产生类似的效果。

这是 Unix shell 元字符的两个例子。Windows shell 有它们自己的元字符和它们自己的转义方式。

12.2.3.4 一个更复杂的 shell 命令

让我们使用更多的 shell 特性（这需要仅命令模式）：

js 复制代码 
import {Readable} from 'node:stream';
import {spawn} from 'node:child_process';
import {EOL} from 'node:os';

const childProcess = spawn(
 `(echo cherry && echo apple && echo banana) | sort`,
 {
 stdio: ['ignore', 'pipe', 'inherit'],
 shell: true,
 }
);
const stdout = Readable.toWeb(
 childProcess.stdout.setEncoding('utf-8'));
assert.equal(
 await readableStreamToString(stdout),
 'apple\nbanana\ncherry\n'
);
12.2.4 将数据发送到子进程的标准输入

到目前为止，我们只读取了子进程的标准输出。但是我们也可以将数据发送到标准输入：

js 复制代码 
import {Readable, Writable} from 'node:stream';
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 `sort`, // (A)
 {
 stdio: ['pipe', 'pipe', 'inherit'],
 }
);
const stdin = Writable.toWeb(childProcess.stdin); // (B)
const writer = stdin.getWriter(); // (C)
try {
 await writer.write('Cherry\n');
 await writer.write('Apple\n');
 await writer.write('Banana\n');
} finally {
 writer.close();
}

const stdout = Readable.toWeb(
 childProcess.stdout.setEncoding('utf-8'));
assert.equal(
 await readableStreamToString(stdout),
 'Apple\nBanana\nCherry\n'
);

我们使用 shell 命令sort（A 行）来为我们对文本行进行排序。

在 B 行，我们使用Writable.toWeb()将本机 Node.js 流转换为网络流（更多信息，请参见§10"在 Node.js 上使用网络流"）。

如何通过写入器（C 行）向 WritableStream 写入也在网络流章节中有解释。

12.2.5 手动进行管道传输

我们之前让 shell 执行以下命令：

js 复制代码 
(echo cherry && echo apple && echo banana) | sort

在下面的例子中，我们手动进行管道传输，从 echo（A 行）到 sorting（B 行）：

js 复制代码 
import {Readable, Writable} from 'node:stream';
import {spawn} from 'node:child_process';

const echo = spawn( // (A)
 `echo cherry && echo apple && echo banana`,
 {
 stdio: ['ignore', 'pipe', 'inherit'],
 shell: true,
 }
);
const sort = spawn( // (B)
 `sort`,
 {
 stdio: ['pipe', 'pipe', 'inherit'],
 shell: true,
 }
);

//==== Transferring chunks from echo.stdout to sort.stdin ====

const echoOut = Readable.toWeb(
 echo.stdout.setEncoding('utf-8'));
const sortIn = Writable.toWeb(sort.stdin);

const sortInWriter = sortIn.getWriter();
try {
 for await (const chunk of echoOut) { // (C)
 await sortInWriter.write(chunk);
 }
} finally {
 sortInWriter.close();
}

//==== Reading sort.stdout ====

const sortOut = Readable.toWeb(
 sort.stdout.setEncoding('utf-8'));
assert.equal(
 await readableStreamToString(sortOut),
 'apple\nbanana\ncherry\n'
);

例如echoOut这样的 ReadableStreams 是异步可迭代的。这就是为什么我们可以使用for-await-of循环来读取它们的chunks（流数据的片段）。更多信息，请参见§10"在 Node.js 上使用网络流"。

12.2.6 处理不成功的退出（包括错误）

有三种主要的不成功的退出方式：

  • 子进程无法生成。

  • Shell 中发生了错误。

  • 一个进程被终止。

12.2.6.1 子进程无法生成

以下代码演示了如果子进程无法生成会发生什么。在这种情况下，原因是 shell 的路径没有指向可执行文件（A 行）。

js 复制代码 
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 'echo hello',
 {
 stdio: ['inherit', 'inherit', 'pipe'],
 shell: '/bin/does-not-exist', // (A)
 }
);
childProcess.on('error', (err) => { // (B)
 assert.equal(
 err.toString(),
 'Error: spawn /bin/does-not-exist ENOENT'
 );
});

这是我们第一次使用事件来处理子进程。在 B 行，我们为'error'事件注册了一个事件监听器。当前代码片段完成后，子进程开始。这有助于防止竞争条件：当我们开始监听时，我们可以确保事件尚未被触发。

12.2.6.2 Shell 中发生了错误

如果 shell 代码包含错误，我们不会收到'error'事件（B 行），而是会收到一个带有非零退出代码的'exit'事件（A 行）：

js 复制代码 
import {Readable} from 'node:stream';
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 'does-not-exist',
 {
 stdio: ['inherit', 'inherit', 'pipe'],
 shell: true,
 }
);
childProcess.on('exit',
 async (exitCode, signalCode) => { // (A)
 assert.equal(exitCode, 127);
 assert.equal(signalCode, null);
 const stderr = Readable.toWeb(
 childProcess.stderr.setEncoding('utf-8'));
 assert.equal(
 await readableStreamToString(stderr),
 '/bin/sh: does-not-exist: command not found\n'
 );
 }
);
childProcess.on('error', (err) => { // (B)
 console.error('We never get here!');
});
12.2.6.3 进程被终止

如果在 Unix 上终止进程，退出代码是null（C 行），信号代码是一个字符串（D 行）：

js 复制代码 
import {Readable} from 'node:stream';
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 'kill $$', // (A)
 {
 stdio: ['inherit', 'inherit', 'pipe'],
 shell: true,
 }
);
console.log(childProcess.pid); // (B)
childProcess.on('exit', async (exitCode, signalCode) => {
 assert.equal(exitCode, null); // (C)
 assert.equal(signalCode, 'SIGTERM'); // (D)
 const stderr = Readable.toWeb(
 childProcess.stderr.setEncoding('utf-8'));
 assert.equal(
 await readableStreamToString(stderr),
 '' // (E)
 );
});

请注意，没有错误输出（E 行）。

子进程不是自己终止（A 行），我们也可以暂停它更长时间，然后通过我们在 B 行记录的进程 ID 手动终止它。

如果我们在 Windows 上杀死一个子进程会发生什么？

  • exitCode 是 1。

  • signalCode 是 null。

12.2.7 等待子进程退出

有时我们只想等到命令执行完毕。这可以通过事件和 Promise 来实现。

12.2.7.1 通过事件等待
js 复制代码 
import * as fs from 'node:fs';
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 `(echo first && echo second) > tmp-file.txt`,
 {
 shell: true,
 stdio: 'inherit',
 }
);
childProcess.on('exit', (exitCode, signalCode) => { // (A)
 assert.equal(exitCode, 0);
 assert.equal(signalCode, null);
 assert.equal(
 fs.readFileSync('tmp-file.txt', {encoding: 'utf-8'}),
 'first\nsecond\n'
 );
});

我们使用标准的 Node.js 事件模式，并为 'exit' 事件注册了一个监听器（A 行）。

12.2.7.2 通过 Promises 等待
js 复制代码 
import * as fs from 'node:fs';
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 `(echo first && echo second) > tmp-file.txt`,
 {
 shell: true,
 stdio: 'inherit',
 }
);

const {exitCode, signalCode} = await onExit(childProcess); // (A)

assert.equal(exitCode, 0);
assert.equal(signalCode, null);
assert.equal(
 fs.readFileSync('tmp-file.txt', {encoding: 'utf-8'}),
 'first\nsecond\n'
);

我们在 A 行使用的辅助函数 onExit() 返回一个 Promise，如果触发了 'exit' 事件，它就会被满足：

js 复制代码 
export function onExit(eventEmitter) {
 return new Promise((resolve, reject) => {
 eventEmitter.once('exit', (exitCode, signalCode) => {
 if (exitCode === 0) { // (B)
 resolve({exitCode, signalCode});
 } else {
 reject(new Error(
 `Non-zero exit: code ${exitCode}, signal ${signalCode}`));
 }
 });
 eventEmitter.once('error', (err) => { // (C)
 reject(err);
 });
 });
}

如果 eventEmitter 失败，返回的 Promise 被拒绝，await 在 A 行抛出异常。onExit() 处理两种失败情况：

  • exitCode 不是零（B 行）。发生了这种情况：

    • 如果有 shell 错误。那么 exitCode 大于零。

    • 如果在 Unix 上杀死子进程。那么 exitCode 是 null，signalCode 是非空的。

      • 在 Windows 上杀死子进程会产生一个 shell 错误。

  • 一个 'error' 事件被触发（C 行）。如果孩子进程无法被生成，就会发生这种情况。

12.2.8 终止子进程
12.2.8.1 通过 AbortController 终止子进程

在这个例子中，我们使用 AbortController 来终止一个 shell 命令：

js 复制代码 
import {spawn} from 'node:child_process';

const abortController = new AbortController(); // (A)

const childProcess = spawn(
 `echo Hello`,
 {
 stdio: 'inherit',
 shell: true,
 signal: abortController.signal, // (B)
 }
);
childProcess.on('error', (err) => {
 assert.equal(
 err.toString(),
 'AbortError: The operation was aborted'
 );
});
abortController.abort(); // (C)

我们创建一个 AbortController（A 行），将其信号传递给 spawn()（B 行），并通过 AbortController 终止 shell 命令（C 行）。

子进程是异步启动的（在当前代码片段执行后）。这就是为什么我们可以在进程甚至开始之前中止，以及为什么在这种情况下我们看不到任何输出。

12.2.8.2 通过 .kill() 终止子进程

在下一个例子中，我们通过方法 .kill() 终止一个子进程（最后一行）：

js 复制代码 
import {spawn} from 'node:child_process';

const childProcess = spawn(
 `echo Hello`,
 {
 stdio: 'inherit',
 shell: true,
 }
);
childProcess.on('exit', (exitCode, signalCode) => {
 assert.equal(exitCode, null);
 assert.equal(signalCode, 'SIGTERM');
});
childProcess.kill(); // default argument value: 'SIGTERM'

再次，在孩子进程开始之前我们就杀死了它（异步！），并且没有输出。

12.3 同步生成进程：spawnSync()

js 复制代码 
spawnSync(
 command: string,
 args?: Array<string>,
 options?: Object
): Object

spawnSync() 是 spawn() 的同步版本 - 它会等待子进程退出，然后同步返回一个对象。

参数大多与spawn()相同。options 有一些额外的属性 - 例如：

  • .input: string | TypedArray | DataView

    如果这个属性存在，它的值将被发送到子进程的标准输入。

  • .encoding: string（默认：'buffer'）

    指定用于所有标准 I/O 流的编码。

该函数返回一个对象。它最有趣的属性是：

  • .stdout: Buffer | string

    包含写入子进程标准输出流的内容。

  • .stderr: Buffer | string

    包含写入子进程标准错误流的内容。

  • .status: number | null

    包含子进程的退出代码或 null。退出代码或信号代码中的一个是非空的。

  • .signal: string | null

    包含孩子进程的信号代码或 null。退出代码或信号代码中的一个是非空的。

  • .error?: Error

    只有在生成失败时才会创建这个属性，然后包含一个错误对象。

使用异步的 spawn() 时，子进程并行运行，我们可以通过流读取标准 I/O。相反，同步的 spawnSync() 收集流的内容并将其同步返回给我们（见下一小节）。

12.3.1 shell 命令何时执行？

使用同步的 spawnSync() 时，命令的子进程是同步启动的。以下代码演示了这一点：

js 复制代码 
import {spawnSync} from 'node:child_process';

spawnSync(
 'echo', ['Command starts'],
 {
 stdio: 'inherit',
 shell: true,
 }
);
console.log('After spawnSync()');

这是输出：

js 复制代码 
Command starts
After spawnSync()
12.3.2 从标准输出读取

以下代码演示了如何读取标准输出：

js 复制代码 
import {spawnSync} from 'node:child_process';

const result = spawnSync(
 `echo rock && echo paper && echo scissors`,
 {
 stdio: ['ignore', 'pipe', 'inherit'], // (A)
 encoding: 'utf-8', // (B)
 shell: true,
 }
);
console.log(result);
assert.equal(
 result.stdout, // (C)
 'rock\npaper\nscissors\n'
);
assert.equal(result.stderr, null); // (D)

在 A 行，我们使用 options.stdio 告诉 spawnSync() 我们只对标准输出感兴趣。我们忽略标准输入，并将标准错误传输到父进程。

因此，我们只能得到标准输出的结果属性（C 行），标准错误的属性是 null（D 行）。

由于我们无法访问spawnSync()内部使用的流来处理子进程的标准 I/O，我们通过options.encoding（B 行）告诉它使用哪种编码。

12.3.3 向子进程的 stdin 发送数据

我们可以通过选项属性.input（A 行）向子进程的标准输入流发送数据：

js 复制代码 
import {spawnSync} from 'node:child_process';

const result = spawnSync(
 `sort`,
 {
 stdio: ['pipe', 'pipe', 'inherit'],
 encoding: 'utf-8',
 input: 'Cherry\nApple\nBanana\n', // (A)
 }
);
assert.equal(
 result.stdout,
 'Apple\nBanana\nCherry\n'
);
12.3.4 处理不成功的退出（包括错误）

有三种主要的不成功的退出情况（当退出代码不为零时）：

  • 子进程无法被生成。

  • shell 中发生错误。

  • 进程被终止。

12.3.4.1 子进程无法生成

如果生成失败，spawn()会发出一个'error'事件。相比之下，spawnSync()将result.error设置为一个错误对象：

js 复制代码 
import {spawnSync} from 'node:child_process';

const result = spawnSync(
 'echo hello',
 {
 stdio: ['ignore', 'inherit', 'pipe'],
 encoding: 'utf-8',
 shell: '/bin/does-not-exist',
 }
);
assert.equal(
 result.error.toString(),
 'Error: spawnSync /bin/does-not-exist ENOENT'
);
12.3.4.2 shell 中发生错误

如果在 shell 中发生错误，退出代码result.status大于零，result.signal为null：

js 复制代码 
import {spawnSync} from 'node:child_process';

const result = spawnSync(
 'does-not-exist',
 {
 stdio: ['ignore', 'inherit', 'pipe'],
 encoding: 'utf-8',
 shell: true,
 }
);
assert.equal(result.status, 127);
assert.equal(result.signal, null);
assert.equal(
 result.stderr, '/bin/sh: does-not-exist: command not found\n'
);
12.3.4.3 进程被终止

如果在 Unix 上终止子进程，result.signal包含信号的名称，result.status为null：

js 复制代码 
import {spawnSync} from 'node:child_process';

const result = spawnSync(
 'kill $$',
 {
 stdio: ['ignore', 'inherit', 'pipe'],
 encoding: 'utf-8',
 shell: true,
 }
);

assert.equal(result.status, null);
assert.equal(result.signal, 'SIGTERM');
assert.equal(result.stderr, ''); // (A)

请注意，没有输出发送到标准错误流（A 行）。

如果我们在 Windows 上终止一个子进程：

  • result.status为 1

  • result.signal为null

  • result.stderr为''

12.4 基于spawn()的异步辅助函数

在本节中，我们将看到基于spawn()的两个异步函数：

  • exec()

  • execFile()

在本章中，我们忽略了fork()。引用Node.js 文档：

fork()生成一个新的 Node.js 进程，并调用一个指定的模块，建立了一个 IPC 通信通道，允许在父进程和子进程之间发送消息。

12.4.1 exec()
js 复制代码 
exec(
 command: string,
 options?: Object,
 callback?: (error, stdout, stderr) => void
): ChildProcess

exec()在新生成的 shell 中运行一个命令。与spawn()的主要区别在于：

  • 除了返回一个 ChildProcess，exec()还通过回调函数传递结果：错误对象或 stdout 和 stderr 的内容。

  • 错误原因：子进程无法生成，shell 错误，子进程被终止。

    • 相比之下，spawn()只在子进程无法被生成时发出'error'事件。另外两种失败是通过退出代码和（在 Unix 上）信号代码来处理的。

  • 没有参数args。

  • options.shell的默认值为true。

js 复制代码 
import {exec} from 'node:child_process';

const childProcess = exec(
 'echo Hello',
 (error, stdout, stderr) => {
 if (error) {
 console.error('error: ' + error.toString());
 return;
 }
 console.log('stdout: ' + stdout); // 'stdout: Hello\n'
 console.error('stderr: ' + stderr); // 'stderr: '
 }
);

exec()可以通过util.promisify()转换为基于 Promise 的函数：

  • ChildProcess 成为返回的 Promise 的属性。

  • Promise 的解决方式如下：

    • 完成值：{stdout, stderr}

    • 拒绝值：与回调函数的参数error相同，但有两个额外的属性：.stdout和.stderr。

js 复制代码 
import * as util from 'node:util';
import * as child_process from 'node:child_process';

const execAsync = util.promisify(child_process.exec);

try {
 const resultPromise = execAsync('echo Hello');
 const {childProcess} = resultPromise;
 const obj = await resultPromise;
 console.log(obj); // { stdout: 'Hello\n', stderr: '' }
} catch (err) {
 console.error(err);
}
12.4.2 execFile()

execFile(file, args?, options?, callback?): ChildProcess

与exec()类似，具有以下区别：

  • 支持参数args。

  • options.shell的默认值为false。

与exec()类似，execFile()可以通过util.promisify()转换为基于 Promise 的函数。

12.5 基于spawnAsync()的同步辅助函数

12.5.1 execSync()
js 复制代码 
execSync(
 command: string,
 options?: Object
): Buffer | string

execSync()在一个新的子进程中运行一个命令，并同步等待该进程退出。与spawnSync()的主要区别在于：

  • 只返回 stdout 的内容。

  • 三种失败通过异常报告：子进程无法生成，shell 错误，子进程被终止。

    • 相比之下，spawnSync()的结果只有一个.error属性，如果子进程无法被生成。另外两种失败是通过退出代码和（在 Unix 上）信号代码来处理的。

  • 没有参数args。

  • options.shell的默认值为true。

js 复制代码 
import {execSync} from 'node:child_process';

try {
 const stdout = execSync('echo Hello');
 console.log('stdout: ' + stdout); // 'stdout: Hello\n'
} catch (err) {
 console.error('Error: ' + err.toString());
}
12.5.2 execFileSync()

execFileSync(file, args?, options?): Buffer | string

与execSync()类似，但有以下区别：

  • 支持参数args。

  • options.shell的默认值是false。

12.6 有用的库

12.6.1 tinysh：生成 shell 命令的辅助程序

tinysh由 Anton Medvedev 是一个帮助生成 shell 命令的小型库-例如：

js 复制代码 
import sh from 'tinysh';

console.log(sh.ls('-l'));
console.log(sh.cat('README.md'));

我们可以通过使用.call()将对象作为this传递来覆盖默认选项：

js 复制代码 
sh.tee.call({input: 'Hello, world!'}, 'file.txt');

我们可以使用任何属性名称，tinysh 会使用该名称执行 shell 命令。它通过代理实现了这一壮举。这是实际库的略微修改版本：

js 复制代码 
import {execFileSync} from 'node:child_process';
const sh = new Proxy({}, {
 get: (_, bin) => function (...args) { // (A)
 return execFileSync(bin, args,
 {
 encoding: 'utf-8',
 shell: true,
 ...this // (B)
 }
 );
 },
});

在 A 行中，我们可以看到如果从sh获取名为bin的属性，则返回一个调用execFileSync()并使用bin作为第一个参数的函数。

在 B 行中传播this使我们能够通过.call()指定选项。默认值首先出现，以便可以通过this进行覆盖。

12.6.2 node-powershell：通过 Node.js 执行 Windows PowerShell 命令

在 Windows 上使用node-powershell 库的示例如下：

js 复制代码 
import { PowerShell } from 'node-powershell';
PowerShell.$`echo "hello from PowerShell"`;

12.7 在模块'node:child_process'的函数之间进行选择

一般约束：

  • 在执行命令时，其他异步任务是否应该运行？

    • 使用任何异步函数。

  • 您是否只执行一个命令（没有后台异步任务）？

    • 使用任何同步函数。

  • 您想通过流访问子进程的 stdin 或 stdout 吗？

    • 只有异步函数才能让您访问流：在这种情况下，spawn()更简单，因为它没有提供传递错误和标准 I/O 内容的回调。

  • 您想在字符串中捕获 stdout 或 stderr 吗？

    • 异步选项：exec()和execFile()

    • 同步选项：spawnSync()，execSync()，execFileSync()

异步函数-在spawn()和exec()或execFile()之间进行选择：

  • exec()和execFile()有两个好处：

    • 由于它们都通过第一个回调参数报告，因此更容易处理失败。

    • 获取 stdout 和 stderr 作为字符串更容易-由于回调。

  • 如果这些好处对您不重要，您可以选择spawn()。它的签名更简单，没有（可选的）回调。

同步函数-在spawnSync()和execSync()或execFileSync()之间进行选择：

  • execSync()和execFileSync()有两个特点：

    • 它们返回一个包含 stdout 内容的字符串。

    • 由于它们都通过异常报告，因此更容易处理失败。

  • 如果您需要比execSync()和execFileSync()通过它们的返回值和异常提供的更多信息，则选择spawnSync()。

在exec()和execFile()之间进行选择（选择execSync()和execFileSync()时适用相同的参数）：

  • options.shell在exec()中的默认值为true，但在execFile()中为false。

  • execFile()支持args，exec()不支持。

评论

第四部分：处理包

原文：exploringjs.com/nodejs-shell-scripting/pt_packages.html

译者：飞龙

协议：CC BY-NC-SA 4.0

接下来：13 安装 npm 包并运行 bin 脚本

十三、安装 npm 包并运行 bin 脚本

原文：exploringjs.com/nodejs-shell-scripting/ch_installing-packages.html

译者：飞龙

协议：CC BY-NC-SA 4.0

  • 13.1 全局安装 npm 注册表包

    • 13.1.1 哪些包是全局安装的？ npm ls -g（ch_installing-packages.html#which-packages-are-installed-globally-npm-ls--g）

    • 13.1.2 全局安装的包在哪里？ npm root -g（ch_installing-packages.html#where-are-packages-installed-globally-npm-root--g）

    • 13.1.3 全局安装的 shell 脚本在哪里？ npm bin -g（ch_installing-packages.html#where-are-shell-scripts-installed-globally-npm-bin--g）

    • 13.1.4 全局安装的包在哪里？npm 安装前缀

    • 13.1.5 更改全局安装包的位置

  • 13.2 在本地安装 npm 注册表包

    • 13.2.1 在本地安装 bin 脚本

  • 13.3 安装未发布的包

    • 13.3.1 npm link: 全局安装未发布的包

    • 13.3.2 npm link: 在本地安装全局链接的包

    • 13.3.3 npm link: 撤消链接

    • 13.3.4 通过本地路径安装未发布的包（ch_installing-packages.html#installing-unpublished-packages-via-local-paths）

    • 13.3.5 安装未发布包的其他方法

  • 13.4 npx: 在不安装的情况下运行 npm 包中的 bin 脚本

    • 13.4.1 npx 缓存

package.json 属性 "bin" 允许 npm 包指定它提供的 shell 脚本（有关更多信息，请参见§14"创建跨平台 shell 脚本"）。如果我们安装了这样的包，Node.js 会确保我们可以从命令行访问这些 shell 脚本（称为bin 脚本）。在本章中，我们探讨了两种安装带有 bin 脚本的包的方法：

  • 在本地安装带有 bin 脚本的包意味着将其安装为包内的依赖项。这些脚本只能在该包内访问。

  • 全局安装带有 bin 脚本的包意味着将其安装在"全局位置"，以便脚本可以在任何地方访问-无论是当前用户还是系统的所有用户（取决于 npm 的设置方式）。

我们探讨了所有这些的含义以及我们如何在安装后运行 bin 脚本。

13.1 全局安装 npm 注册表包

包cowsay 具有以下 package.json 属性：

js 复制代码 
"bin": {
 "cowsay": "./cli.js",
 "cowthink": "./cli.js"
},

要全局安装此包，我们使用 npm install -g：

js 复制代码 
npm install -g cowsay

注意：在 Unix 上，我们可能需要使用 sudo（我们很快将学会如何避免这样做）：

js 复制代码 
sudo npm install -g cowsay

之后，我们可以在命令行中使用 cowsay 和 cowthink 命令。

请注意，只有 bin 脚本在全局可用。当 Node.js 在node_modules目录中查找裸模块规范时，包会被忽略。

13.1.1 哪些包是全局安装的？ npm ls -g

我们可以检查全局安装的包以及它们的位置：

js 复制代码 
% npm ls -g
/usr/local/lib
├── corepack@0.12.1
├── cowsay@1.5.0
└── npm@8.15.0

在 Windows 上，安装路径是 %AppData%\npm，例如：

js 复制代码 
>echo %AppData%\npm
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm
13.1.2 全局安装的包在哪里？ npm root -g

macOS 上的结果：

js 复制代码 
% npm root -g
/usr/local/lib/node_modules

Windows 上的结果：

js 复制代码 
>npm root -g
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm\node_modules
13.1.3 全局安装的 shell 脚本在哪里？ npm bin -g

npm bin -g告诉我们 npm 全局安装 shell 脚本的位置。它还确保该目录在 shell PATH 中可用。

macOS 上的结果：

js 复制代码 
% npm bin -g
/usr/local/bin

% which cowsay
/usr/local/bin/cowsay

在 Windows 命令 shell 上的结果：

js 复制代码 
>npm bin -g
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm

>where cowsay
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm\cowsay
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm\cowsay.cmd

没有文件名扩展名的可执行文件cowsay是针对基于 Unix 的 Windows 环境（如 Cygwin、MinGW 和 MSYS）的。

Windows PowerShell 返回gcm cowsay的路径：

js 复制代码 
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm\cowsay.ps1
13.1.4 全局安装的包在哪里？npm 安装前缀

npm 的安装前缀决定了全局安装包和 bin 脚本的安装位置。

这是 macOS 上的安装前缀：

js 复制代码 
% npm config get prefix
/usr/local

因此：

  • 包安装在/usr/local/lib/node_modules中

  • Bin 脚本安装在/usr/local/bin中

这是 Windows 上的安装前缀：

js 复制代码 
>npm config get prefix
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm

因此：

  • 包安装在C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm\node_modules中

  • Bin 脚本安装在C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm中

13.1.5 改变全局安装包位置

在这一部分，我们将研究两种改变全局安装包位置的方法：

  • 更改 npm 安装前缀

  • 使用 Node.js 版本管理器

13.1.5.1 改变 npm 安装前缀

改变全局安装包位置的一种方法是改变 npm 的安装前缀。

Unix：

js 复制代码 
mkdir ~/npm-global
npm config set prefix '~/npm-global'

Windows 命令 shell：

js 复制代码 
mkdir "%UserProfile%\npm-global"
npm config set prefix "%UserProfile%\npm-global"

Windows PowerShell：

js 复制代码 
mkdir "$env:UserProfile\npm-global"
npm config set prefix "$env:UserProfile\npm-global"

配置数据保存在主目录中的.npmrc文件中。

从现在开始，全局安装将被添加到我们刚刚指定的目录中。

之后，我们仍然需要将npm bin -g目录添加到我们的 shell PATH 中，以便我们的 shell 可以找到我们全局安装的 bin 脚本。

**更改 npm 前缀的一个缺点：**如果我们告诉 npm 升级自己，它现在也会安装到新位置。

13.1.5.2 使用 Node.js 版本管理器

Node.js 版本管理器可以让我们同时安装多个 Node.js 版本并在它们之间切换。流行的版本管理器包括：

13.2 安装 npm 注册包到本地

要本地 安装 npm 注册包（如cowsay），我们需要执行以下操作：

js 复制代码 
cd my-package/
npm install cowsay

这将向package.json添加以下数据：

js 复制代码 
"dependencies": {
 "cowsay": "¹.5.0",
 ···
}

此外，该包被下载到以下目录：

js 复制代码 
my-package/node_modules/cowsay/

在 Unix 上，npm 为 bin 脚本添加了这些符号链接：

js 复制代码 
my-package/node_modules/.bin/cowsay -> ../cowsay/cli.js
my-package/node_modules/.bin/cowthink -> ../cowsay/cli.js

在 Windows 上，npm 将这些文件添加到my-package\node_modules\.bin\中：

js 复制代码 
cowsay
cowsay.cmd
cowsay.ps1
cowthink
cowthink.cmd
cowthink.ps1

没有扩展名的文件是针对基于 Unix 的 Windows 环境（如 Cygwin、MinGW 和 MSYS）的脚本。

npm bin告诉我们本地安装的 bin 脚本的位置 - 例如：

js 复制代码 
% npm bin
/Users/john/my-package/node_modules/.bin

注意：本地安装的包始终安装在package.json文件旁边的node_modules目录中。如果当前目录中不存在package.json，npm 会在祖先目录中搜索并在那里安装包。要检查 npm 在本地安装包的位置，我们可以使用npm root命令 - 例如（Unix）：

js 复制代码 
% cd $HOME
% npm root
/Users/john/node_modules

John 的主目录中没有package.json，但 npm 无法在祖先目录中安装任何内容，这就是为什么npm root显示这个目录。在当前位置本地安装包将导致创建package.json并像往常一样进行安装。

13.2.1 运行本地安装的 bin 脚本

（本小节中的所有命令都在my-package目录中执行。）

13.2.1.1 直接运行 bin 脚本

我们可以从 shell 中如下运行cowsay：

js 复制代码 
./node_modules/.bin/cowsay Hello

在 Unix 上，我们可以设置一个辅助程序：

js 复制代码 
alias npm-exec='PATH=$(npm bin):$PATH'

然后以下命令有效：

js 复制代码 
npm-exec cowsay Hello
13.2.1.2 通过包脚本运行 bin 脚本

我们还可以在package.json中添加一个包脚本：

js 复制代码 
{
 ···
 "scripts": {
 "cowsay": "cowsay"
 },
 ···
}

现在我们可以在 shell 中执行这个命令：

js 复制代码 
npm run cowsay Hello

这是因为 npm 在 Unix 上临时将以下条目添加到$PATH中：

js 复制代码 
/Users/john/my-package/node_modules/.bin
/Users/john/node_modules/.bin
/Users/node_modules/.bin
/node_modules/.bin

在 Windows 上，类似的条目被添加到%Path%或$env:Path中：

js 复制代码 
C:\Users\jane\my-package\node_modules\.bin
C:\Users\jane\node_modules\.bin
C:\Users\node_modules\.bin
C:\node_modules\.bin

以下命令列出了包脚本运行时存在的环境变量及其值：

js 复制代码 
npm run env
13.2.1.3 通过 npx 运行 bin 脚本

在一个包内，可以使用 npx 来访问 bin 脚本：

js 复制代码 
npx cowsay Hello
npx cowthink Hello

稍后再详细介绍 npx。

13.3 安装未发布的包

有时，我们有一个包，要么我们还没有发布，要么永远不会发布，并且想要安装它。

13.3.1 npm link：全局安装未发布的包

假设我们有一个未发布的包，其名称是 @my-scope/unpublished-package，存储在目录 /tmp/unpublished-package/ 中。我们可以按如下方式全局提供它：

js 复制代码 
cd /tmp/unpublished-package/
npm link

如果我们这样做：

  • npm 将一个符号链接添加到全局的 node_modules（由 npm root -g 返回）- 例如：

    js 复制代码 
    /usr/local/lib/node_modules/@my-scope/unpublished-package
-> ../../../../../tmp/unpublished-package

  • 在 Unix 上，npm 还会从全局 bin 目录（由 npm bin -g 返回）到每个 bin 脚本添加一个符号链接。该链接不是直接的，而是通过全局 node_modules 目录：

    js 复制代码 
    /usr/local/bin/my-command
-> ../lib/node_modules/@my-scope/unpublished-package/src/my-command.js

  • 在 Windows 上，它添加了通常的 3 个脚本（通过相对路径引用全局 node_modules 中的链接包）：

    js 复制代码 
    C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm\my-command
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm\my-command.cmd
C:\Users\jane\AppData\Roaming\npm\my-command.ps1

由于链接包的引用方式，其中的任何更改都会立即生效。当它发生变化时，无需重新链接它。

要检查全局安装是否成功，我们可以使用 npm ls -g 列出所有全局安装的包。

13.3.2 npm link：在本地安装全局链接的包

在我们全局安装了未发布的包之后（参见前一小节），我们可以选择在我们的一个包中（可以是已发布的或未发布的）中将其安装为本地包：

js 复制代码 
cd /tmp/other-package/
npm link @my-scope/unpublished-package

这创建了以下链接：

js 复制代码 
/tmp/other-package/node_modules/@my-scope/unpublished-package
-> ../../../unpublished-package

默认情况下，未发布的包不会被添加为 package.json 的依赖项。其背后的原因是 npm link 经常用于临时使用注册表包的未发布版本- 这些不应该出现在依赖项中。

13.3.3 npm link：取消链接

取消本地链接：

js 复制代码 
cd /tmp/other-package/
npm uninstall @my-scope/unpublished-package

取消全局链接：

js 复制代码 
cd /tmp/unpublished-package/
npm uninstall -g
13.3.4 通过本地路径安装未发布的包

另一种在本地安装未发布的包的方法是使用 npm install 并通过本地路径引用它（而不是通过包名）：

js 复制代码 
cd /tmp/other-package/
npm install ../unpublished-package

这有两个效果。

首先，创建以下符号链接：

js 复制代码 
/tmp/other-package/node_modules/@my-scope/unpublished-package
-> ../../../unpublished-package

其次，将依赖项添加到 package.json 中：

js 复制代码 
"dependencies": {
 "@my-scope/unpublished-package": "file:../unpublished-package",
 ···
}

这种安装未发布的包的方法也适用于全局：

js 复制代码 
cd /tmp/unpublished-package/
npm install -g .
13.3.5 安装未发布的包的其他方法

  • Yalc 让我们将包发布到本地的"Yalc 仓库"（类似本地注册表）。从该仓库中，我们可以将包安装为依赖项，例如，一个名为 my-package/ 的包。它们被复制到目录 my-package/.yalc 中，并且 file: 或 link: 依赖项被添加到 package.json 中。

  • relative-deps 支持 package.json 中的 "relativeDependencies"，如果存在的话，会覆盖正常的依赖关系。与 npm link 和本地路径安装相比：

    • 正常的依赖关系不需要更改。

    • 相对依赖项被安装为来自 npm 注册表的依赖项（而不是通过符号链接）。

    relative-deps 还有助于保持本地安装的相对依赖项及其原始依赖项同步。

  • npx link 是 npm link 的一个更安全的版本，它不需要全局安装，还有其他好处。

13.4 npx：在不安装它们的情况下运行 npm 包中的 bin 脚本

npx 是一个与 npm 捆绑在一起的用于运行 bin 脚本的 shell 命令。

它最常见的用法是：

js 复制代码 
npx <package-name> arg1 arg2 ...

这个命令将名称为 package-name 的包安装到 npx 缓存中，并运行与包同名的 bin 脚本- 例如：

js 复制代码 
npx cowsay Hello

这意味着我们可以在不先安装它们的情况下运行 bin 脚本。npx 最适用于一次性调用 bin 脚本- 例如，许多框架提供用于设置新项目的 bin 脚本，这些通常通过 npx 运行。

npx 第一次使用包后，它将在其缓存中可用，并且后续调用速度更快。但是，我们无法确定包在缓存中停留的时间有多长。因此，npx 不能替代全局或本地安装 bin 脚本。

如果一个包带有与其包名称不同的 bin 脚本，我们可以像这样访问它们：

js 复制代码 
npx --package=<package-name> <bin-script> arg1 arg2 ...

例如：

js 复制代码 
npx --package=cowsay cowthink Hello
13.4.1 npx 缓存

npx 的缓存位于哪里？

在 Unix 上，我们可以通过以下命令找到：

js 复制代码 
npx --package=cowsay node -p \
  "process.env.PATH.split(':').find(p => p.includes('_npx'))"

返回类似于这样的路径：

js 复制代码 
/Users/john/.npm/_npx/8f497369b2d6166e/node_modules/.bin

在 Windows 上，我们可以使用（一行分成两行）：

js 复制代码 
npx --package=cowsay node -p
  "process.env.Path.split(';').find(p => p.includes('_npx'))"

返回类似于这样的路径（单个路径分成两行）：

js 复制代码 
C:\Users\jane\AppData\Local\npm-cache\_npx\
  8f497369b2d6166e\node_modules\.bin

请注意，npx 的缓存与 npm 用于安装模块的缓存不同：

  • Unix：

    • npm 缓存：$HOME/.npm/_cacache/

    • npx 缓存：$HOME/.npm/_npx/

  • Windows（PowerShell）：

    • npm 缓存：$env:UserProfile\AppData\Local\npm-cache\_npx\

    • npx 缓存：$env:UserProfile\AppData\Local\npm-cache\_cacache\

两个缓存的父目录可以通过以下方式确定：

js 复制代码 
npm config get cache

有关 npm 缓存的更多信息，请参阅npm 文档。

与 npx 缓存相比，npm 缓存中的数据永远不会被删除，只会被添加。我们可以在 Unix 上通过以下方式检查其大小：

js 复制代码 
du -sh $(npm config get cache)/_cacache/

在 Windows PowerShell 上：

js 复制代码 
DiskUsage /d:0 "$(npm config get cache)\_cacache"

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