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：

参考：

https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/_stream_readable.js

https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/_stream_writable.js