Streams API 概念

可读流

可读流 (Readable stream) 是一个数据源，在 JavaScript 中由一个 ReadableStream 对象表示，它来自一个底层源 (underlying source) — 这是网络上或其他域中的某个资源，您想从中获取数据。

底层源有两种类型

• 推送源 (Push sources) 在您访问它们时会不断地向您推送数据，您可以开始、暂停或取消对流的访问。示例包括视频流和 TCP/WebSocket。
• 拉取源 (Pull sources) 要求您在连接后显式地向它们请求数据。示例包括通过 fetch() 请求的文件访问操作。

块 (Chunks)

数据以称为块 (chunks) 的小块形式按顺序读取。一个块可以是一个字节，也可以是更大的东西，例如一个特定大小的类型化数组 (typed array)。单个流可以包含不同大小和类型的块。

放入流中的块被称为已入队 (enqueued) — 这意味着它们在队列中等待读取。内部队列 (internal queue) 会跟踪尚未读取的块（请参阅下面的“内部队列和排队策略”部分）。

读取器、消费者和控制器

流中的块由读取器 (reader) 读取 — 它一次处理一个块的数据，允许您对其执行任何您想做的操作。读取器以及与之相关的其他处理代码称为消费者 (consumer)。

还有一个您将使用的构造称为控制器 (controller) — 每个读取器都有一个关联的控制器，允许您控制流（例如，如果您愿意，可以关闭它）。

锁定

一次只有一个读取器可以读取一个流；当创建一个读取器并开始读取一个流（一个活动读取器 (active reader)）时，我们说它被锁定 (locked) 到该流。如果您想让另一个读取器开始读取您的流，您通常需要在做其他事情之前取消第一个读取器（尽管您可以分流 (tee) 流，请参阅下面的“分流”部分）。

可读流和字节流

请注意，可读流有两种不同的类型。除了常规的可读流之外，还有一种称为字节流 (byte stream) 的类型 — 它是用于读取底层字节源的常规流的扩展版本。与常规可读流相比，字节流允许由 BYOB 读取器（BYOB，“bring your own buffer”，自带缓冲区）读取。这种读取器允许流直接读取到开发者提供的缓冲区中，从而最大限度地减少所需的复制。您的代码将使用哪个底层流（以及因此的读取器和控制器）取决于流最初是如何创建的（请参阅 ReadableStream() 构造函数页面）。

您可以通过诸如 fetch 请求的 Response.body 之类的机制来利用现成的可读流，或者使用 ReadableStream() 构造函数来创建您自己的流。

分流 (Teeing)

即使一次只有一个读取器可以读取一个流，也可以将一个流分割成两个相同的副本，然后由两个独立的读取器读取。这称为分流 (teeing)。

在 JavaScript 中，这通过 ReadableStream.tee() 方法实现 — 它会输出一个包含原始可读流的两个相同副本的数组，然后可以由两个独立的读取器独立读取。

例如，您可以在 ServiceWorker 中这样做，如果您想将服务器响应流式传输到浏览器，同时也将它流式传输到 ServiceWorker 缓存。由于响应体不能被消耗多次，而且一个流不能被多个读取器同时读取，所以您需要两个副本才能做到这一点。

可写流

可写流 (Writable stream) 是您可以向其中写入数据的目标，在 JavaScript 中由一个 WritableStream 对象表示。这充当了底层接收器 (underlying sink) 之上的抽象 — 一个用于写入原始数据的低级 I/O 接收器。

数据通过写入器 (writer) 一次一个块地写入流。一个块可以采取多种形式，就像读取器中的块一样。您可以使用任何您喜欢的代码来生成准备写入的块；写入器加上相关的代码称为生产者 (producer)。

当创建一个写入器并开始向流写入（一个活动写入器 (active writer)）时，我们说它被锁定 (locked) 到该流。一次只有一个写入器可以写入可写流。如果您想让另一个写入器开始写入您的流，您通常需要在附加另一个写入器之前中止它。

内部队列 (internal queue) 会跟踪已写入流但尚未被底层接收器处理的块。

还有一个您将使用的构造称为控制器 — 每个写入器都有一个关联的控制器，允许您控制流（例如，如果您愿意，可以中止它）。

您可以使用 WritableStream() 构造函数来利用可写流。目前它们在浏览器中的可用性非常有限。

管道链

Streams API 允许使用称为管道链 (pipe chain) 的结构将流管道连接在一起。有两种方法可以实现这一点

• ReadableStream.pipeThrough() — 将流通过转换流 (transform stream) 进行管道传输，沿途可能转换数据格式。例如，这可能用于编码或解码视频帧、压缩或解压缩数据，或以其他方式将数据从一种形式转换为另一种形式。

  转换流由一对流组成：一个用于读取数据的可读流和一个用于写入数据的可写流，以及适当的机制来确保在数据写入后立即提供新数据以供读取。

  TransformStream 是转换流的具体实现，但任何具有相同可读流和可写流属性的对象都可以传递给 pipeThrough()。

• ReadableStream.pipeTo() — 将数据管道传输到一个作为管道链终点的可写流。

管道链的开头称为原始源 (original source)，结尾称为最终接收器 (ultimate sink)。

背压

流中的一个重要概念是背压 (backpressure) — 这是单个流或管道链调节读取/写入速度的过程。当链中后面的流仍然繁忙且尚未准备好接受更多块时，它会向后发送信号，指示前面的转换流（或原始源）减慢传输速度，这样就不会在任何地方产生瓶颈。

要在 ReadableStream 中使用背压，我们可以通过查询控制器上的 ReadableStreamDefaultController.desiredSize 属性，来询问控制器想要的块大小。如果太低，我们的 ReadableStream 可以告诉它的底层源停止发送数据，然后我们沿着流链施加背压。

如果稍后消费者再次想要接收数据，我们可以使用流创建中的 pull 方法来告诉我们的底层源向我们的流提供数据。

内部队列和排队策略

如前所述，流中尚未处理完的块由内部队列跟踪。

• 对于可读流，这些是已入队但尚未读取的块。
• 对于可写流，这些是已写入但尚未被底层接收器处理的块。

内部队列采用排队策略 (queuing strategy)，它决定如何根据内部队列状态来发出背压信号。

通常，该策略将队列中块的大小与一个称为高水位线 (high water mark) 的值进行比较，这是队列倾向于管理的最大的总块大小。

执行的计算是

高水位线 - 队列中块的总大小 = 期望大小

期望大小 (desired size) 是流仍然可以接受的块数，以保持流的流动但大小低于高水位线。块的生成将根据需要减慢/加快，以使流尽可能快地流动，同时保持期望大小大于零。如果该值降至零（或更低），则意味着块的生成速度快于流的处理能力，这可能会导致问题。

例如，假设块大小为 1，高水位线为 3。这意味着最多可以入队 3 个块，然后达到高水位线并施加背压。