Node.js pipe实现源码解析
从前面两篇文章，我们了解到。想要把 Readable 的数据写到 Writable，就必须先手动的将数据读入内存，然后写入 Writable。换句话说，每次传递数据时，都需要写如下的模板代码
readable.on('readable', (err) => {
if(err) throw err
writable.write(readable.read())
})
为了方便使用，Node.js 提供了 pipe() 方法，让我们可以优雅的传递数据
readable.pipe(writable)
现在，就让我们来看看它是如何实现的吧
pipe
首先需要先调用 Readable 的 pipe() 方法
// lib/_stream_readable.js
Readable.prototype.pipe = function(dest, pipeOpts) {
var src = this;
var state = this._readableState;
// 记录 Writable
switch (state.pipesCount) {
case 0:
state.pipes = dest;
break;
case 1:
state.pipes = [state.pipes, dest];
break;
default:
state.pipes.push(dest);
break;
}
state.pipesCount += 1;
// ...
src.once('end', endFn);
dest.on('unpipe', onunpipe);
// ...
dest.on('drain', ondrain);
// ...
src.on('data', ondata);
// ...
// 保证 error 事件触发时，onerror 首先被执行
prependListener(dest, 'error', onerror);
// ...
dest.once('close', onclose);
// ...
dest.once('finish', onfinish);
// ...
// 触发 Writable 的 pipe 事件
dest.emit('pipe', src);
// 将 Readable 改为 flow 模式
if (!state.flowing) {
debug('pipe resume');
src.resume();
}
return dest;
};
执行 pipe() 函数时，首先将 Writable 记录到 state.pipes 中，然后绑定相关事件，最后如果 Readable 不是 flow 模式，就调用 resume() 将 Readable 改为 flow 模式
传递数据
Readable 从数据源获取到数据后，触发 data 事件，执行 ondata()
ondata() 相关代码：
// lib/_stream_readable.js
// 防止在 dest.write(chunk) 内调用 src.push(chunk) 造成 awaitDrain 重复增加，awaitDrain 不能清零，Readable 卡住的情况
// 详情见 https://github.com/nodejs/node/issues/7278
var increasedAwaitDrain = false;
function ondata(chunk) {
debug('ondata');
increasedAwaitDrain = false;
var ret = dest.write(chunk);
if (false === ret && !increasedAwaitDrain) {
// 防止在 dest.write() 内调用 src.unpipe(dest)，导致 awaitDrain 不能清零，Readable 卡住的情况
if (((state.pipesCount === 1 && state.pipes === dest) ||
(state.pipesCount > 1 && state.pipes.indexOf(dest) !== -1)
) &&
!cleanedUp) {
debug('false write response, pause', src._readableState.awaitDrain);
src._readableState.awaitDrain++;
increasedAwaitDrain = true;
}
// 进入 pause 模式
src.pause();
}
}
在 ondata(chunk) 函数内，通过 dest.write(chunk) 将数据写入 Writable
此时，在 _write() 内部可能会调用 src.push(chunk) 或使其 unpipe，这会导致 awaitDrain 多次增加，不能清零，Readable 卡住
当不能再向 Writable 写入数据时，Readable 会进入 pause 模式，直到所有的 drain 事件触发
触发 drain 事件，执行 ondrain()
// lib/_stream_readable.js
var ondrain = pipeOnDrain(src);
function pipeOnDrain(src) {
return function() {
var state = src._readableState;
debug('pipeOnDrain', state.awaitDrain);
if (state.awaitDrain)
state.awaitDrain--;
// awaitDrain === 0，且有 data 监听器
if (state.awaitDrain === 0 && EE.listenerCount(src, 'data')) {
state.flowing = true;
flow(src);
}
};
}
每个 drain 事件触发时，都会减少 awaitDrain，直到 awaitDrain 为 0。此时，调用 flow(src)，使 Readable 进入 flow 模式
到这里，整个数据传递循环已经建立，数据会顺着循环源源不断的流入 Writable，直到所有数据写入完成
unpipe
不管写入过程中是否出现错误，最后都会执行 unpipe()
// lib/_stream_readable.js
// ...
function unpipe() {
debug('unpipe');
src.unpipe(dest);
}
// ...
Readable.prototype.unpipe = function(dest) {
var state = this._readableState;
var unpipeInfo = { hasUnpiped: false };
// 啥也没有
if (state.pipesCount === 0)
return this;
// 只有一个
if (state.pipesCount === 1) {
if (dest && dest !== state.pipes)
return this;
// 没有指定就 unpipe 所有
if (!dest)
dest = state.pipes;
state.pipes = null;
state.pipesCount = 0;
state.flowing = false;
if (dest)
dest.emit('unpipe', this, unpipeInfo);
return this;
}
// 没有指定就 unpipe 所有
if (!dest) {
var dests = state.pipes;
var len = state.pipesCount;
state.pipes = null;
state.pipesCount = 0;
state.flowing = false;
for (var i = 0; i < len; i++)
dests[i].emit('unpipe', this, unpipeInfo);
return this;
}
// 找到指定 Writable，并 unpipe
var index = state.pipes.indexOf(dest);
if (index === -1)
return this;
state.pipes.splice(index, 1);
state.pipesCount -= 1;
if (state.pipesCount === 1)
state.pipes = state.pipes[0];
dest.emit('unpipe', this, unpipeInfo);
return this;
};
Readable.prototype.unpipe() 函数会根据 state.pipes 属性和 dest 参数，选择执行策略。最后会触发 dest 的 unpipe 事件
unpipe 事件触发后，调用 onunpipe()，清理相关数据
// lib/_stream_readable.js
function onunpipe(readable, unpipeInfo) {
debug('onunpipe');
if (readable === src) {
if (unpipeInfo && unpipeInfo.hasUnpiped === false) {
unpipeInfo.hasUnpiped = true;
// 清理相关数据
cleanup();
}
}
}
End
在整个 pipe 的过程中，Readable 是主动方 ( 负责整个 pipe 过程：包括数据传递、unpipe 与异常处理 )，Writable 是被动方 ( 只需要触发 drain 事件 )
总结一下 pipe 的过程：
- 首先执行 readbable.pipe(writable)，将 readable 与 writable 对接上
- 当 readable 中有数据时，readable.emit('data')，将数据写入 writable
- 如果 writable.write(chunk) 返回 false，则进入 pause 模式，等待 drain 事件触发
- drain 事件全部触发后，再次进入 flow 模式，写入数据
- 不管数据写入完成或发生中断，最后都会调用 unpipe()
- unpipe() 调用 Readable.prototype.unpipe()，触发 dest 的 unpipe 事件，清理相关数据
参考：
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/_stream_readable.js
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/_stream_writable.js
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