深入Nodejs模块fs - 文件系统操作

node 的fs文档密密麻麻的 api 非常多，毕竟全面支持对文件系统的操作。文档组织的很好，操作基本分为文件操作、目录操作、文件信息、流这个大方面，编程方式也支持同步、异步和 Promise。

本文记录了几个文档中没详细描写的问题，可以更好地串联fs文档思路：

• 文件描述符
• 同步、异步与 Promise
• 目录与目录项
• 文件信息
• stream

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文件描述符

文件描述符是一个非负整数。它是一个索引值，操作系统可以根据它来找到对应的文件。

在 fs 的很多底层 api 中，需要用到文件描述符。在文档中，描述符通常用fd来代表。例如：fs.read(fd, buffer, offset, length, position, callback)。与这个 api 相对应的是：fs.readFile(path[, options], callback)。

因为操作系统对文件描述符的数量有限制，因此在结束文件操作后，别忘记 close:

const fs = require("fs");

fs.open("./db.json", "r", (err, fd) => {
    if (err) throw err;
    // 文件操作...
    // 完成操作后，关闭文件
    fs.close(fd, err => {
        if (err) throw err;
    });
});

同步、异步与 Promise

所有文件系统的 api 都有同步和异步两种形式。

同步写法

不推荐使用同步 api，会阻塞线程。

try {
    const buf = fs.readFileSync("./package.json");
    console.log(buf.toString("utf8"));
} catch (error) {
    console.log(error.message);
}

异步写法

异步写法写起来容易进入回调地狱。

fs.readFile("./package.json", (err, data) => {
    if (err) throw err;
    console.log(data.toString("utf8"));
});

(推荐)Promise 写法

在 node v12 之前，需要自己借助 promise 封装：

function readFilePromise(path, encoding = "utf8") {
    const promise = new Promise((resolve, reject) => {
        fs.readFile(path, (err, data) => {
            if (err) return reject(err);
            return resolve(data.toString(encoding));
        });
    });
    return promise;
}

readFilePromise("./package.json").then(res => console.log(res));

在 node v12 中，引入了 fs Promise api。它们返回 Promise 对象而不是使用回调。 API 可通过 require('fs').promises 访问。如此一来，开发成本更低了。

const fsPromises = require("fs").promises;

fsPromises
    .readFile("./package.json", {
        encoding: "utf8",
        flag: "r"
    })
    .then(console.log)
    .catch(console.error);

目录与目录项

fs.Dir 类：封装了和文件目录相关的操作

fs.Dirent 类：封装了目录项的相关操作。例如判断设备类型（字符、块、FIFO 等）。

它们之间的关系，通过代码展示：

const fsPromises = require("fs").promises;

async function main() {
    const dir = await fsPromises.opendir(".");
    let dirent = null;
    while ((dirent = await dir.read()) !== null) {
        console.log(dirent.name);
    }
}

main();

文件信息

fs.Stats 类：封装了文件信息相关的操作。它在fs.stat()的回调函数中返回。

fs.stat("./package.json", (err, stats) => {
    if (err) throw err;
    console.log(stats);
});

注意，关于检查文件是否存在：

• 不建议在调用 fs.open()、 fs.readFile() 或 fs.writeFile() 之前使用 fs.stat() 检查文件是否存在。而是应该直接打开、读取或写入文件，如果文件不可用则处理引发的错误。
• 要检查文件是否存在但随后并不对其进行操作，则建议使用 fs.access()。

ReadStream 与 WriteStream

在 nodejs 中，stream 是个非常重要的库。很多库的 api 都是基于 stream 来封装的。例如下面要说的 fs 中的 ReadStream 和 WriteStream。

fs 本身提供了 readFile 和 writeFile，它们好用的代价就是性能有问题，会将内容一次全部载入内存。但是对于几 GB 的大文件，显然会有问题。

那么针对大文件的解决方案自然是：一点点读出来。这就需要用到 stream 了。以 readStream 为例，代码如下：

const rs = fs.createReadStream("./package.json");
let content = "";

rs.on("open", () => {
    console.log("start to read");
});

rs.on("data", chunk => {
    content += chunk.toString("utf8");
});

rs.on("close", () => {
    console.log("finish read, content is:\n", content);
});

借助 stream 的 pipe，一行快速封装一个大文件的拷贝函数：

function copyBigFile(src, target) {
    fs.createReadStream(src).pipe(fs.createWriteStream(target));
}

参考链接

• 文件描述符
• Socket 套接字
• Nodejs 基础：stream 模块入门介绍与使用
• Fastest way to copy file in node.js
• Using Node.js to Read Really, Really Large Datasets & Files (Pt 1)

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