nodeJS文件操作

让前端觉得如获神器的不是NodeJS能做网络编程，而是NodeJS能够操作文件。小至文件查找，大至代码编译，几乎没有一个前端工具不操作文件。换个角度讲，几乎也只需要一些数据处理逻辑，再加上一些文件操作，就能够编写出大多数前端工具。

小文件拷贝

使用NodeJS内置模块简单实现这个程序如下：

var fs=require('fs');
function copy(src, dst) {
    fs.writeFileSync(dst, fs.readFileSync(src));
}
function main(argv) {
    copy(argv[0], argv[1]);
}

main(process.argv.slice(2));

以上程序使用fs.readFileSync从源路径读取文件内容，并使用fs.writeFileSync将文件内容写入目标路径。

process是一个全局变量，可通过process.argv获得命令行参数。由于argv[0]固定等于NodeJS执行程序的绝对路径，argv[1]固定等于主模块的绝对路径，因此第一个命令行参数从argv[2]这个位置开始。

大文件拷贝

上边的程序拷贝一些小文件没啥问题，但这种一次性把所有文件内容都读取到内存中后再一次性写入磁盘的方式不适合拷贝大文件，内存会爆仓。对于大文件，我们只能读一点写一点，直到完成拷贝。因此上边的程序需要改造如下。

var fs = require('fs');

function copy(src, dst) {
    fs.createReadStream(src).pipe(fs.createWriteStream(dst));
}

function main(argv) {
    copy(argv[0], argv[1]);
}

main(process.argv.slice(2));

以上程序使用fs.createReadStream创建了一个源文件的只读数据流，并使用fs.createWriteStream创建了一个目标文件的只写数据流，并且用pipe方法把两个数据流连接了起来。连接起来后发生的事情，说得抽象点的话，水顺着水管从一个桶流到了另一个桶

Buffer(数据块)

JS语言自身只有字符串数据类型，没有二进制数据类型，因此NodeJS提供了一个与String对等的全局构造函数Buffer来提供对二进制数据的操作。除了可以读取文件得到Buffer的实例外，还能够直接构造(后面nodeJS已更新，废弃了构造函数的方式)

• Buffer.from(array) 返回一个新建的包含所提供的字节数组的副本的 Buffer。
• Buffer.from(arrayBuffer[, byteOffset [, length]]) 返回一个新建的与给定的 ArrayBuffer 共享同一内存的 Buffer。
• Buffer.from(buffer) 返回一个新建的包含所提供的 Buffer 的内容的副本的 Buffer。
• Buffer.from(string[, encoding]) 返回一个新建的包含所提供的字符串的副本的 Buffer。
• Buffer.alloc(size[, fill[, encoding]]) 返回一个指定大小的被填满的 Buffer 实例。 这个方法会明显地比 Buffer.allocUnsafe(size) 慢，但可确保新创建的 Buffer 实例绝不会包含旧的和潜在的敏感数据。
• Buffer.allocUnsafe(size) 与 Buffer.allocUnsafeSlow(size) 返回一个新建的指定 size 的 Buffer，但它的内容必须被初始化，可以使用 buf.fill(0)或完全写满。

如果 size 小于或等于 Buffer.poolSize 的一半，则 Buffer.allocUnsafe() 返回的 Buffer 实例可能会被分配进一个共享的内部内存池。

Buffer与字符串有一个重要区别。字符串是只读的，并且对字符串的任何修改得到的都是一个新字符串，原字符串保持不变。至于Buffer，更像是可以做指针操作的C语言数组。例如，可以用[index]方式直接修改某个位置的字节。而.slice方法也不是返回一个新的Buffer，而更像是返回了指向原Buffer中间的某个位置的指针。

Stream（数据流）

当内存中无法一次装下需要处理的数据时，或者一边读取一边处理更加高效时，我们就需要用到数据流。NodeJS中通过各种Stream来提供对数据流的操作。

以上边的大文件拷贝程序为例，我们可以为数据来源创建一个只读数据流，示例如下：

var rs = fs.createReadStream(src);

rs.on('data', function (chunk) {
    rs.pause();
    doSomething(chunk, function () {
        rs.resume();
    });
});

rs.on('end', function () {
    cleanUp();
});

以上代码给doSomething函数加上了回调，因此我们可以在处理数据前暂停数据读取，并在处理数据后继续读取数据。

Stream基于事件机制工作，所有Stream的实例都继承于NodeJS提供的EventEmitter。

此外，我们也可以为数据目标创建一个只写数据流，示例如下：

var rs = fs.createReadStream(src);
var ws = fs.createWriteStream(dst);

rs.on('data', function (chunk) {
    ws.write(chunk);
});

rs.on('end', function () {
    ws.end();
});

我们把doSomething换成了往只写数据流里写入数据后，以上代码看起来就像是一个文件拷贝程序了。但是以上代码存在上边提到的问题，如果写入速度跟不上读取速度的话，只写数据流内部的缓存会爆仓。我们可以根据.write方法的返回值来判断传入的数据是写入目标了，还是临时放在了缓存了，并根据drain事件来判断什么时候只写数据流已经将缓存中的数据写入目标，可以传入下一个待写数据了。因此代码可以改造如下：

var rs = fs.createReadStream(src);
var ws = fs.createWriteStream(dst);

rs.on('data', function (chunk) {
    if (ws.write(chunk) === false) {
        rs.pause();
    }
});

rs.on('end', function () {
    ws.end();
});

ws.on('drain', function () {
    rs.resume();
});

以上代码实现了数据从只读数据流到只写数据流的搬运，并包括了防爆仓控制。因为这种使用场景很多，例如上边的大文件拷贝程序，NodeJS直接提供了.pipe方法来做这件事情，其内部实现方式与上边的代码类似。

File System（文件系统）

NodeJS通过fs内置模块提供对文件的操作。fs模块提供的API基本上可以分为以下三类：

• 文件属性读写。

  其中常用的有fs.stat、fs.chmod、fs.chown等等。

• 文件内容读写。

  其中常用的有fs.readFile、fs.readdir、fs.writeFile、fs.mkdir等等。

• 底层文件操作。

  其中常用的有fs.open、fs.read、fs.write、fs.close等等。

NodeJS最精华的异步IO模型在fs模块里有着充分的体现，例如上边提到的这些API都通过回调函数传递结果。以fs.readFile为例：

fs.readFile(pathname, function (err, data) {
    if (err) {
        // Deal with error.
    } else {
        // Deal with data.
    }
});

Path（路径）

操作文件时难免不与文件路径打交道。NodeJS提供了path内置模块来简化路径相关操作，并提升代码可读性。以下分别介绍几个常用的API。

path.normalize

将传入的路径转换为标准路径，具体讲的话，除了解析路径中的.与..外，还能去掉多余的斜杠。如果有程序需要使用路径作为某些数据的索引，但又允许用户随意输入路径时，就需要使用该方法保证路径的唯一性。以下是一个例子：

  var cache = {};

  function store(key, value) {
      cache[path.normalize(key)] = value;
  }

  store('foo/bar', 1);
  store('foo//baz//../bar', 2);
  console.log(cache);  // => { "foo/bar": 2 }

坑出没注意： 标准化之后的路径里的斜杠在Windows系统下是\，而在Linux系统下是/。如果想保证任何系统下都使用/作为路径分隔符的话，需要用.replace(/\\/g, '/')再替换一下标准路径。

path.join

将传入的多个路径拼接为标准路径。该方法可避免手工拼接路径字符串的繁琐，并且能在不同系统下正确使用相应的路径分隔符。以下是一个例子

 path.join('foo/', 'baz/', '../bar'); // => "foo/bar"

遍历目录

遍历目录是操作文件时的一个常见需求。比如写一个程序，需要找到并处理指定目录下的所有JS文件时，就需要遍历整个目录。

递归算法

遍历目录时一般使用递归算法，否则就难以编写出简洁的代码。递归算法与数学归纳法类似，通过不断缩小问题的规模来解决问题。以下示例说明了这种方法。

function factorial(n) {
    if (n === 1) {
        return 1;
    } else {
        return n * factorial(n - 1);
    }
}

使用递归算法编写的代码虽然简洁，但由于每递归一次就产生一次函数调用，在需要优先考虑性能时，需要把递归算法转换为循环算法，以减少函数调用次数。

遍历算法

目录是一个树状结构，在遍历时一般使用深度优先+先序遍历算法。深度优先，意味着到达一个节点后，首先接着遍历子节点而不是邻居节点。先序遍历，意味着首次到达了某节点就算遍历完成，而不是最后一次返回某节点才算数。因此使用这种遍历方式时，下边这棵树的遍历顺序是A > B > D > E > C > F。

          A
         / \
        B   C
       / \   \
      D   E   F

同步遍历

了解了必要的算法后，我们可以简单地实现以下目录遍历函数。

function travel(dir, callback) {
    fs.readdirSync(dir).forEach(function (file) {
        var pathname = path.join(dir, file);

        if (fs.statSync(pathname).isDirectory()) {
            travel(pathname, callback);
        } else {
            callback(pathname);
        }
    });
}

可以看到，该函数以某个目录作为遍历的起点。遇到一个子目录时，就先接着遍历子目录。遇到一个文件时，就把文件的绝对路径传给回调函数。回调函数拿到文件路径后，就可以做各种判断和处理。

异步遍历

如果读取目录或读取文件状态时使用的是异步API，目录遍历函数实现起来会有些复杂，但原理完全相同。travel函数的异步版本如下

function travel(dir, callback, finish) {
    fs.readdir(dir, function (err, files) {
        (function next(i) {
            if (i < files.length) {
                var pathname = path.join(dir, files[i]);

                fs.stat(pathname, function (err, stats) {
                    if (stats.isDirectory()) {
                        travel(pathname, callback, function () {
                            next(i + 1);
                        });
                    } else {
                        callback(pathname, function () {
                            next(i + 1);
                        });
                    }
                });
            } else {
                finish && finish();
            }
        }(0));
    });
}

文本编码

使用NodeJS编写前端工具时，操作得最多的是文本文件，因此也就涉及到了文件编码的处理问题。我们常用的文本编码有UTF8和GBK两种，并且UTF8文件还可能带有BOM。在读取不同编码的文本文件时，需要将文件内容转换为JS使用的UTF8编码字符串后才能正常处理。

BOM的移除

BOM用于标记一个文本文件使用Unicode编码，其本身是一个Unicode字符（"\uFEFF"），位于文本文件头部。在不同的Unicode编码下，BOM字符对应的二进制字节如下：

    Bytes      Encoding
----------------------------
    FE FF       UTF16BE
    FF FE       UTF16LE
    EF BB BF    UTF8

因此，我们可以根据文本文件头几个字节等于啥来判断文件是否包含BOM，以及使用哪种Unicode编码。但是，BOM字符虽然起到了标记文件编码的作用，其本身却不属于文件内容的一部分，如果读取文本文件时不去掉BOM，在某些使用场景下就会有问题。例如我们把几个JS文件合并成一个文件后，如果文件中间含有BOM字符，就会导致浏览器JS语法错误。因此，使用NodeJS读取文本文件时，一般需要去掉BOM。例如，以下代码实现了识别和去除UTF8 BOM的功能。

function readText(pathname) {
    var bin = fs.readFileSync(pathname);

    if (bin[0] === 0xEF && bin[1] === 0xBB && bin[2] === 0xBF) {
        bin = bin.slice(3);
    }

    return bin.toString('utf-8');
}

GBK转UTF8

NodeJS支持在读取文本文件时，或者在Buffer转换为字符串时指定文本编码，但遗憾的是，GBK编码不在NodeJS自身支持范围内。因此，一般我们借助iconv-lite这个三方包来转换编码。使用NPM下载该包后，我们可以按下边方式编写一个读取GBK文本文件的函数。

var iconv = require('iconv-lite');

function readGBKText(pathname) {
    var bin = fs.readFileSync(pathname);

    return iconv.decode(bin, 'gbk');
}