Node.js：深入浅出 http 与 stream

时间:2019-12-18 暖风叔叔人气:5

原文链接：https://github.com/iNuanfeng/blog/issues/4

作者：暖风叔叔

前言

stream（流）是Node.js提供的又一个仅在服务区端可用的模块，流是一种抽象的数据结构。Stream 是一个抽象接口，Node 中有很多对象实现了这个接口。例如，对http 服务器发起请求的request 对象就是一个 Stream，还有stdout（标准输出流）。

通过本文，你会知道 stream 是什么，以及 strem 在 http 服务中发挥着什么作用。

一、stream（流）是什么

1.1 举个栗子

假设楼上有一桶水，想倒往楼下的水桶。直接往下倒，肯定会洒出来，那么在两个水桶间加一根管子（pipe），就可以让楼上的水，逐渐地流到楼下的水桶内：

1.2 为什么要使用 stream

看了前面稍微了解 Node.js 的同学可能就要问了，流的作用不就是传递数据麽，也就是把一个地方数据拷贝到另一个地方，不用流也可以这样实现：

var water = fs.readFileSync('a.txt', {encoding: 'utf8'});
fs.writeFileSync('b.txt', water);

但这样做有个致命问题：

处理数据量较大的文件时不能分块处理，导致速度慢，内存容易爆满。

const rs = fs.createReadStream('a.mp4')
const ws = fs.createWriteStream('b.mp4')
rs.pipe(ws) // pipe自动调用了 data, end 等事件

1.3 小结

其实 stream 不仅可以用来处理文件，它可以处理任何一种数据提供源。下面来看看 stream 在 http 服务中，扮演着什么样的角色。

二、深入 http 模块

先来几个灵魂拷问：

浏览器发起 http 请求，它属于流吗？
Node.js 的 Koa 框架，是基于流的吗？
接口转发时，能用流来处理吗？

下面一步步来深入了解 Node.js 的 http 服务。

2.1 Nodejs 中的 http 模块

Node 可以不需要 Apache、Nginx、IIS，自身就可以搭建可靠的 http 服务。

创建一个简单的 http 服务：

const http = require('http');

const server = http.createServer(function (req, res) {
  res.writeHead(200, {
    "Content-Type": "text/html;charset=UTF-8"
  })
  res.end("欢迎来到推啊！！！")
})

server.listen(3000, function () {
  console.log('listening port 3000')
})

2.2 http.createServer 发生了什么？

Node 是如何监听 http 请求的，内部的处理机制是什么。

http.createServer() 方法返回的是 http 模块封装的一个基于事件的 http 服务器。
http.createServer() 封装了 http.Server()

const http = require('http');
const server = new http.Server();

server.on('request', function (req, res) {
  res.writeHead(200, {
    "Content-Type": "text/html;charset=UTF-8"
  })
  res.end("欢迎来到推啊！！！")
})

server.listen(3000, function () {
  console.log('listening port 3000');
});

Koa 框架的本质是在 http 模块的上层，封装了自己的 ctx 对象，以及实现了洋葱模型的中间件体系。

2.3 进一步了解 http 模块

Node.js 中的 HTTP 接口旨在支持传统上难以使用的协议的许多特性。特别是，大块的、可能块编码的消息。接口永远不会缓冲整个请求或响应，用户能够流式传输数据。
为了支持所有可能的 HTTP 应用程序，Node.js 的 HTTP API 都非常底层。它仅进行流处理和消息解析。

http.Server() 是基于事件的，主要事件有：

request：最常用的事件，当客户端请求到来时，该事件被触发，提供req和res参数，表示请求和响应信息。
connection：当Tcp连接建立时，该事件被触发，提供一个socket参数，是 net.Socket 的实例。
close

那么，http 模块是如何监听获取浏览器发来的请求呢？
这就需要进一步看看 Node.js 中，http 模块是如何实现的了。

2.4 http 的下层：net 模块

http.Server 继承自: <net.Server>
net 模块用于创建基于流的 TCP 或 IPC 的服务器（net.createServer()）与客户端（net.createConnection()）

创建 TCP 服务：

const net = require('net');
const server = net.createServer((c) => {
  // 'connection' 监听器。
  console.log('客户端已连接');
  c.on('end', () => {
    console.log('客户端已断开连接');
  });
  c.write('你好\r\n');
  c.pipe(c);
});
server.on('error', (err) => {
  throw err;
});
server.listen(8124, () => {
  console.log('服务器已启动');
});

telnet 进行测试：

需要注意的是，net 模块创建出来的是一个 TCP 服务，而它监听接受到的数据，是一个 stream（流）

net 模块接收到的内容是没法直接打印的，需要通过 strema 的方式来处理。

下面代码接受并打印浏览器请求：

const net = require('net');
const fs = require('fs');

const server = net.createServer((c) => {
  let stream = fs.createWriteStream('test.txt');
  c.pipe(stream).on('finish', () => {
    console.log('Done');
  });
  c.on('error', (err) => {
    console.log(err);
  });
})

server.listen('4000', () => {
  console.log('服务器已启动');
});

在浏览器输入 localhost:4000 后，在服务端目录下生成 test.txt 文件：

GET / HTTP/1.1
Host: localhost:4000
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_13_6) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/75.0.3770.100 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,zh-TW;q=0.7,ko;q=0.6
Cookie: UM_distinctid=16e3ab5c769669-0aa68fde01b9b3-37647e05-13c680-16e3ab5c76a1ec; _9755xjdesxxd_=32; gdxidpyhxdE=6EK5fbKotSpp2Uiam1adlQW2uSUV%2FlvMMzX0Lo2iqcBIdSnV4Gf2CIYG2LZevagi2DhNAVlVmPjg4WyCs0EXamAO%2B3tQHgmnyrEj14hrmaV6Ev2MHAdWnIR9giTvXoIlRicy1MhUZ007j%5C%5C84xvU4PmLl0sEbHlkQ4Tvefuj9Ri%2B6D%2FZ%3A1574856606158; YD00636840014594%3AWM_NI=dKC1nbSYkvmP3bFoHMIDoTTp82bhdKlE9PKhaaJmK%2FO5hJLvRckcK9ONax49iBl7ML0AK8sRz90Qd%2Bexn2ABVSxcFOebaImloWcpuWVLQ8eRrrbgDEaIMdym983xRZqnV1c%3D; YD00636840014594%3AWM_NIKE=9ca17ae2e6ffcda170e2e6eeafd83a8aea9dd7ed5ca9b88ba3d44a828e8faaf23d8ab3ff9bec7c86b7a7d0b12af0fea7c3b92aa8958dd2ed6a9187a597f05cf1be8a90cb478b9ca1b5d77cfceeae89e741b09bf7b1ca64a3bf868eca258deba8abcf7e92bda584ca338d92af99b733ab9ea4d8d048f49f85d9f25abae700b2e721a7a8a2d3c44a968db884c545a7beafaaf068ad89ad91f85d96949fd9e85ab2aeae88c74fa3978385fc67fbe8fd99d152b3b29ad2e237e2a3; YD00636840014594%3AWM_TID=PZ3AtyPUGXFABQFEABZp7I3hmitUyn7z; CNZZDATA1278176396=591860064-1572943020-%7C1574943751; _yapi_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1aWQiOjI4LCJpYXQiOjE1NzY0NjQzMjIsImV4cCI6MTU3NzA2OTEyMn0.EEdBvJMRnnu2-_qli_Jqc2D6CtxocEzZjEz_hWv4qEk; _yapi_uid=28

2.5 http 服务的完整链路

梳理一下 http 服务的整个调用链路：

Nodejs 创建 http 服务，内部其实是继承了 net.Server 模块。
net 模块内部实际上是使用了 TCP 和 Stream 模块，绑定 TCP 端口后，将数据以流的形式，通过 connection 事件回调给 http 模块。
http 模块接收到 stream 后，调用 httpParser 解析，回调给 request 事件。

net 模块主要做的事情，就是启动 TCP 服务，将监听到的请求信息，通过 connection 回调给 http 模块。
http 模块主要做的就是在 connection 回调中解析报文数据，然后触发业务中的 request 回调，提供给开发者使用。

三、应用中的 stream

在深入了解 http 模块内部的基本原理后，可以想想我们在应用场景中，可以利用 stream（流）做到哪些事情

可以尝试自己实现一下平时接触到的一些应用，如：

http-proxy-middleware转发中间件
大文件流式上传服务
视频流播放服务
......

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