Node.js Stream - 基础篇
背景
在构建较复杂的系统时，通常将其拆解为功能独立的若干部分。这些部分的接口遵循一定的规范，通过某种方式相连，以共同完成较复杂的任务。譬如，shell通过管道|连接各部分，其输入输出的规范是文本流。
在Node.js中，内置的Stream模块也实现了类似功能，各部分通过.pipe()连接。
鉴于目前国内系统性介绍Stream的文章较少，而越来越多的开源工具都使用了Stream，本系列文章将从以下几方面来介绍相关内容：
- 流的基本类型，以及Stream模块的基本使用方法。
- 流式处理与back pressure的工作原理。
- 如何开发流式程序，包括对Gulp与Browserify的剖析，以及一个实战示例。
流的四种类型
Stream提供了以下四种类型的流：
使用Stream可实现数据的流式处理，如：
Readable
创建可读流。
实例：流式消耗迭代器中的数据。
实际使用时，new ToReadable(iterable)会返回一个可读流，下游可以流式的消耗迭代器中的数据。
执行上述代码，将会有100亿个随机数源源不断地写进标准输出流。
创建可读流时，需要继承Readable，并实现_read方法。
- _read方法是从底层系统读取具体数据的逻辑，即生产数据的逻辑。
- 在_read方法中，通过调用push(data)将数据放入可读流中供下游消耗。
- 在_read方法中，可以同步调用push(data)，也可以异步调用。
- 当全部数据都生产出来后，必须调用push(null)来结束可读流。
- 流一旦结束，便不能再调用push(data)添加数据。
可以通过监听data事件的方式消耗可读流。
- 在首次监听其data事件后，readable便会持续不断地调用_read()，通过触发data事件将数据输出。
- 第一次data事件会在下一个tick中触发，所以，可以安全地将数据输出前的逻辑放在事件监听后（同一个tick中）。
- 当数据全部被消耗时，会触发end事件。
上面的例子中，process.stdout代表标准输出流，实际是一个可写流。下小节中介绍可写流的用法。
Writable
创建可写流。
前面通过继承的方式去创建一类可读流，这种方法也适用于创建一类可写流，只是需要实现的是_write(data, enc, next)方法，而不是_read()方法。
有些简单的情况下不需要创建一类流，而只是一个流对象，可以用如下方式去做：
- 上游通过调用writable.write(data)将数据写入可写流中。write()方法会调用_write()将data写入底层。
- 在_write中，当数据成功写入底层后，必须调用next(err)告诉流开始处理下一个数据。
- next的调用既可以是同步的，也可以是异步的。
- 上游必须调用writable.end(data)来结束可写流，data是可选的。此后，不能再调用write新增数据。
- 在end方法调用后，当所有底层的写操作均完成时，会触发finish事件。
Duplex
创建可读可写流。
Duplex实际上就是继承了Readable和Writable的一类流。
所以，一个Duplex对象既可当成可读流来使用（需要实现_read方法），也可当成可写流来使用（需要实现_write方法）。
上面的代码中实现了_read方法，所以可以监听data事件来消耗Duplex产生的数据。
同时，又实现了_write方法，可作为下游去消耗数据。
因为它既可读又可写，所以称它有两端：可写端和可读端。
可写端的接口与Writable一致，作为下游来使用；可读端的接口与Readable一致，作为上游来使用。
Transform
在上面的例子中，可读流中的数据（0, 1）与可写流中的数据（'a', 'b'）是隔离开的，但在Transform中可写端写入的数据经变换后会自动添加到可读端。
Tranform继承自Duplex，并已经实现了_read和_write方法，同时要求用户实现一个_transform方法。
前面几节的例子中，经常看到调用data.toString()。这个toString()的调用是必需的吗？
本节介绍完如何控制流中的数据类型后，自然就有了答案。
在shell中，用管道（|）连接上下游。上游输出的是文本流（标准输出流），下游输入的也是文本流（标准输入流）。在本文介绍的流中，默认也是如此。
对于可读流来说，push(data)时，data只能是String或Buffer类型，而消耗时data事件输出的数据都是Buffer类型。对于可写流来说，write(data)时，data只能是String或Buffer类型，_write(data)调用时传进来的data都是Buffer类型。
也就是说，流中的数据默认情况下都是Buffer类型。产生的数据一放入流中，便转成Buffer被消耗；写入的数据在传给底层写逻辑时，也被转成Buffer类型。
但每个构造函数都接收一个配置对象，有一个objectMode的选项，一旦设置为true，就能出现“种瓜得瓜，种豆得豆”的效果。
Readable未设置objectMode时：
输出：
Readable设置objectMode后：
可见，设置objectMode后，push(data)的数据被原样地输出了。此时，可以生产任意类型的数据。
预告
Stream系列共三篇文章：
- 第一部分：基础篇，介绍Stream接口的基本使用。
- 第二部分：进阶篇，重点剖析Stream底层如何支持流式数据处理，及其back pressure机制。
- 第三部分：实战篇。介绍如何使用Stream进行程序设计。从Browserify和Gulp总结出两种设计模式，并基于Stream构建一个为Git仓库自动生成changelog的应用作为示例。
参考文献