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Node有一组数据流API,可以像处理网络流那样处理文件,用起来很方便,但是它只允许顺序处理文件,不能随机读写文件。因此,需要使用一些更底层的文件系统操作。
本章覆盖了文件处理的基础知识,包括如何打开文件,读取文件某一部分,写数据,以及关闭文件。
Node的很多文件API几乎是UNIX(POSIX)中对应文件API 的翻版,比如使用文件描述符的方式,就像UNIX里一样,文件描述符在Node里也是一个整型数字,代表一个实体在进程文件描述符表里的索引。
有3个特殊的文件描述符——1,2和3。他们分别代表标准输入,标准输出和标准错误文件描述符。标准输入,顾名思义,是个只读流,进程用它来从控制台或者进程通道读取数据。标准输出和标准错误是仅用来输出数据的文件描述符,他们经常被用来向控制台,其它进程或文件输出数据。标准错误负责错误信息输出,而标准输出负责普通的进程输出。
一旦进程启动完毕,就能使用这几个文件描述符了,它们其实并不存在对应的物理文件。你不能读写某个随机位置的数据,(译者注:原文是You can write to and read from specific positions within the file.根据上下文,作者可能少写了个“not”),只能像操作网络数据流那样顺序的读取和输出,已写入的数据就不能再修改了。
普通文件不受这种限制,比如Node里,你即可以创建只能向尾部追加数据的文件,还可以创建读写随机位置的文件。
几乎所有跟文件相关的操作都会涉及到处理文件路径,本章先会将介绍这些工具函数,然后再深入讲解文件读写和数据操作
处理文件路径
文件路径分为相对路径和绝对路径两种,用它们来表示具体的文件。你可以合并文件路径,可以提取文件名信息,甚至可以检测文件是否存在。
Node里,可以用字符串来操处理文件路径,但是那样会使问题变复杂,比如你要连接路径的不同部分,有些部分以 “/”结尾有些却没有,而且路径分割符在不同操作系统里也可能会不一样,所以,当你连接它们时,代码就会非常罗嗦和麻烦。
幸运的是,Node有个叫path的模块,可以帮你标准化,连接,解析路径,从绝对路径转换到相对路径,从路径中提取各部分信息,检测文件是否存在。总的来说,path模块其实只是些字符串处理,而且也不会到文件系统去做验证(path.exists函数例外)。
路径的标准化
在存储或使用路径之前将它们标准化通常是个好主意。比如,由用户输入或者配置文件获得的文件路径,或者由两个或多个路径连接起来的路径,一般都应该被标准化。可以用path模块的normalize函数来标准化一个路径,而且它还能处理“..”,“.”“//”。比如:
连接路径
使用path.join()函数,可以连接任意多个路径字符串,只用把所有路径字符串依次传递给join()函数就可以:
如你所见,path.join()内部会自动将路径标准化。
解析路径
用path.resolve()可以把多个路径解析为一个绝对路径。它的功能就像对这些路径挨个不断进行“cd”操作,和cd命令的参数不同,这些路径可以是文件,并且它们不必真实存在——path.resolve()方法不会去访问底层文件系统来确定路径是否存在,它只是一些字符串操作。
比如:
如果解析结果不是绝对路径,path.resolve()会把当前工作目录作为路径附加到解析结果前面,比如:
计算两个绝对路径的相对路径
path.relative()可以告诉你如果从一个绝对地址跳转到另外一个绝对地址,比如:
从路径提取数据
以路径“/foo/bar/myfile.txt”为例,如果你想获取父目录(/foo/bar)的所有内容,或者读取同级目录的其它文件,为此,你必须用path.dirname(filePath)获得文件路径的目录部分,比如:
或者,你想从文件路径里得到文件名,也就是文件路径的最后那一部分,可以使用path.basename函数:
文件路径里可能还包含文件扩展名,通常是文件名中最后一个“.”字符之后的那部分字符串。
path.basename还可以接受一个扩展名字符串作为第二个参数,这样返回的文件名就会自动去掉扩展名,仅仅返回文件的名称部分:
要想这么做你首先还得知道文件的扩展名,可以用path.extname()来获取扩展名:
检查路径是否存在
目前为止,前面涉及到的路径处理操作都跟底层文件系统无关,只是一些字符串操作。然而,有些时候你需要判断一个文件路径是否存在,比如,你有时候需要判断文件或目录是否存在,如果不存在的话才创建它,可以用path.exsits():
注意:从Node0.8版本开始,exists从path模块移到了fs模块,变成了fs.exists,除了命名空间不同,其它都没变:
path.exists()是个I/O操作,因为它是异步的,因此需要一个回调函数,当I/O操作返回后调用这个回调函数,并把结果传递给它。你还可以使用它的同步版本path.existsSync(),功能完全一样,只是它不会调用回调函数,而是直接返回结果:
fs模块介绍
fs模块包含所有文件查询和处理的相关函数,用这些函数,可以查询文件信息,读写和关闭文件。这样导入fs模块:
查询文件信息
有时你可能需要知道文件的大小,创建日期或者权限等文件信息,可以使用fs.stath函数来查询文件或目录的元信息:
这块代码片断会有类似下面的输出
1.fs.stat()调用会将一个stats类的实例作为参数传递给它的回调函数,可以像下面这样使用stats实例:
2.stats.isFile() —— 如果是个标准文件,而不是目录,socket,符号链接或者设备,则返回true,否则false3.stats.isDiretory() —— 如果是目录则返回tue,否则false4.stats.isBlockDevice() —— 如果是块设备则返回true,在大多数UNIX系统中块设备通常都在/dev目录下5.stats.isChracterDevice() —— 如果是字符设备返回true6.stats.isSymbolickLink() —— 如果是文件链接返回true7.stats.isFifo() —— 如果是个FIFO(UNIX命名管道的一个特殊类型)返回true8.stats.isSocket() —— 如果是个UNIX socket(TODO:googe it)
打开文件
在读取或处理文件之前,必须先使用fs.open函数打开文件,然后你提供的回调函数会被调用,并得到这个文件的描述符,稍后你可以用这个文件描述符来读写这个已经打开的文件:
fs.open的第一个参数是文件路径,第二个参数是一些用来指示以什么模式打开文件的标记,这些标记可以是r,r+,w,w+,a或者a+。下面是这些标记的说明(来自UNIX文档的fopen页)
1.r —— 以只读方式打开文件,数据流的初始位置在文件开始2.r+ —— 以可读写方式打开文件,数据流的初始位置在文件开始3.w ——如果文件存在,则将文件长度清0,即该文件内容会丢失。如果不存在,则尝试创建它。数据流的初始位置在文件开始4.w+ —— 以可读写方式打开文件,如果文件不存在,则尝试创建它,如果文件存在,则将文件长度清0,即该文件内容会丢失。数据流的初始位置在文件开始5.a —— 以只写方式打开文件,如果文件不存在,则尝试创建它,数据流的初始位置在文件末尾,随后的每次写操作都会将数据追加到文件后面。6.a+ ——以可读写方式打开文件,如果文件不存在,则尝试创建它,数据流的初始位置在文件末尾,随后的每次写操作都会将数据追加到文件后面。
读文件
一旦打开了文件,就可以开始读取文件内容,但是在开始之前,你得先创建一个缓冲区(buffer)来放置这些数据。这个缓冲区对象将会以参数形式传递给fs.read函数,并被fs.read填充上数据。
上面代码尝试打开一个文件,当成功打开后(调用opened函数),开始请求从文件流第个字节开始读取随后个字节的数据(第行)。
fs.read()的最后一个参数是个回调函数(第行),当下面三种情况发生时,它会被调用:
1.有错误发生2.成功读取了数据3.没有数据可读
如果有错误发生,第一个参数(err)会为回调函数提供一个包含错误信息的对象,否则这个参数为null。如果成功读取了数据,第二个参数(readBytes)会指明被读到缓冲区里数据的大小,如果值是0,则表示到达了文件末尾。
注意:一旦把缓冲区对象传递给fs.open(),缓冲对象的控制权就转移给给了read命令,只有当回调函数被调用,缓冲区对象的控制权才会回到你手里。因此在这之前,不要读写或者让其它函数调用使用这个缓冲区对象;否则,你可能会读到不完整的数据,更糟的情况是,你可能会并发地往这个缓冲区对象里写数据。
写文件
通过传递给fs.write()传递一个包含数据的缓冲对象,来往一个已打开的文件里写数据:
这个例子里,第2(译者注:原文为3)行代码尝试用追加模式(a)打开一个文件,然后第7行代码(译者注:原文为9)向文件写入数据。缓冲区对象需要附带几个信息一起做为参数:
1.缓冲区的数据2.待写数据从缓冲区的什么位置开始3.待写数据的长度4.数据写到文件的哪个位置5.当操作结束后被调用的回调函数wrote
这个例子里,filePostion参数为null,也就是说write函数将会把数据写到文件指针当前所在的位置,因为是以追加模式打开的文件,因此文件指针在文件末尾。
跟read操作一样,千万不要在fs.write执行过程中使用哪个传入的缓冲区对象,一旦fs.write开始执行它就获得了那个缓冲区对象的控制权。你只能等到回调函数被调用后才能再重新使用它。
关闭文件
你可能注意到了,到目前为止,本章的所有例子都没有关闭文件的代码。因为它们只是些仅使用一次而且又小又简单的例子,当Node进程结束时,操作系统会确保关闭所有文件。
但是,在实际的应用程序中,一旦打开一个文件你要确保最终关闭它。要做到这一点,你需要追踪所有那些已打开的文件描述符,然后在不再使用它们的时候调用fs.close(fd[,callback])来最终关闭它们。如果你不仔细的话,很容易就会遗漏某个文件描述符。下面的例子提供了一个叫openAndWriteToSystemLog的函数,展示了如何小心的关闭文件:
在这儿,提供了一个叫openAndWriteToSystemLog的函数,它接受一个包含待写数据的缓冲区对象,以及一个操作完成或者出错后被调用的回调函数,如果有错误发生,回调函数的第一个参数会包含这个错误对象。
注意那个内部函数notifyError,它会关闭文件,并报告发生的错误。
注意:到此为止,你知道了如何使用底层的原子操作来打开,读,写和关闭文件。然而,Node还有一组更高级的构造函数,允许你用更简单的方式来处理文件。
比如,你想用一种安全的方式,让两个或者多个write操作并发的往一个文件里追加数据,这时你可以使用WriteStream。
还有,如果你想读取一个文件的某个区域,可以考虑使用ReadStream。这两种用例会在第九章“数据的读,写流”里介绍。
小结
当你使用文件时,多数情况下都需要处理和提取文件路径信息,通过使用path模块你可以连接路径,标准化路径,计算路径的差别,以及将相对路径转化成绝对路径。你可以提取指定文件路径的扩展名,文件名,目录等路径组件。
Node在fs模块里提供了一套底层API来访问文件系统,底层API使用文件描述符来操作文件。你可以用fs.open打开文件,用fs.write写文件,用fs.read读文件,并用fs.close关闭文件。
当有错误发生时,你应该总是使用正确的错误处理逻辑来关闭文件——以确保在调用返回前关闭那些已打开的文件描述符。
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