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精读《如何利用 Nodejs 监听文件夹》

李涛 / 3284人阅读

摘要：引言本期精读的文章是，探讨如何监听文件的变化。概述使用使用内置函数似乎可以解决问题但你可能会发现这个回调执行有一定延迟，因为是通过轮询检测文件变化的，它并不能实时作出反馈，而且只能监听一个文件，存在效率问题。

1 引言

本期精读的文章是：How to Watch for Files Changes in Node.js，探讨如何监听文件的变化。

如果想使用现成的库，推荐 chokidar 或 node-watch，如果想了解实现原理，请往下阅读。

2 概述 使用 fs.watchfile

使用 fs 内置函数 watchfile 似乎可以解决问题：

fs.watchFile(dir, (curr, prev) => {});

但你可能会发现这个回调执行有一定延迟，因为 watchfile 是通过轮询检测文件变化的，它并不能实时作出反馈，而且只能监听一个文件，存在效率问题。

使用 fs.watch

使用 fs 的另一个内置函数 watch 是更好的选择：

fs.watch(dir, (event, filename) => {});

watch 通过操作系统提供的文件更改通知机制，在 Linux 操作系统使用 inotify，在 macOS 系统使用 FSEvents,在 windows 系统使用 ReadDirectoryChangesW，而且可以用来监听目录的变化，在监听文件夹的场景中，比创建 N 个 fs.watchfile 效率高出很多。

$ node file-watcher.js
[2018-05-21T00:55:52.588Z] Watching for file changes on ./button-presses.log
[2018-05-21T00:56:00.773Z] button-presses.log file Changed
[2018-05-21T00:56:00.793Z] button-presses.log file Changed
[2018-05-21T00:56:00.802Z] button-presses.log file Changed
[2018-05-21T00:56:00.813Z] button-presses.log file Changed

但当我们修改一个文件时，回调却执行了 4 次！原因是文件被写入时，可能触发多次写操作，即使只保存了一次。但我们不需要这么敏感的回调，因为通常认为一次保存就是一次修改，系统底层写了几次文件我们并不关心。

因而可以进一步判断是否触发状态是 change:

fs.watch(dir, (event, filename) => {
  if (filename && event === "change") {
    console.log(`${filename} file Changed`);
  }
});

这样做可以一定程度解决问题，但作者发现 Raspbian 系统不支持 rename 事件，如果归类为 change，会导致这样的判断毫无意义。

作者要表达的意思是，在不同平台下，fs.watch 的规则可能会不同，原因是 fs.watch 分别使用了各平台提供的 api，所以无法保证这些 api 实现规则的统一性。
优化方案一：对比文件修改时间

基于 fs.watch，增加了对修改时间的判断：

let previousMTime = new Date(0);

fs.watch(dir, (event, filename) => {
  if (filename) {
    const stats = fs.statSync(filename);
    if (stats.mtime.valueOf() === previousMTime.valueOf()) {
      return;
    }
    previousMTime = stats.mtime;
    console.log(`${filename} file Changed`);
  }
});

log 由 4 个变成了 3 个，但依然存在问题。我们认为文件内容变化才算有修改，但操作系统考虑的因素更多，所以我们再尝试对比文件内容是否变化。

笔者补充：另外一些开源编辑器可能先清空文件再写入，也会影响到触发回调的次数。
优化方案二：校验文件 md5

只有文件内容变化了，才认为触发了改动，这下总可以了吧：

let md5Previous = null;

fs.watch(dir, (event, filename) => {
  if (filename) {
    const md5Current = md5(fs.readFileSync(buttonPressesLogFile));
    if (md5Current === md5Previous) {
      return;
    }
    md5Previous = md5Current;
    console.log(`${filename} file Changed`);
  }
});

log 终于由 3 个变成了 2 个，为什么多出一个？可能的原因是，在文件保存过程中，系统可能会触发多个回调事件，也许存在中间态。

优化方案三：加入延迟机制

我们尝试延迟 100 毫秒进行判断，也许能避开中间状态：

let fsWait = false;
fs.watch(dir, (event, filename) => {
  if (filename) {
    if (fsWait) return;
    fsWait = setTimeout(() => {
      fsWait = false;
    }, 100);
    console.log(`${filename} file Changed`);
  }
});

这下 log 变成一个了。很多 npm 包在这里使用了 debounce 函数控制触发频率，才将触发频率修正。

而且我们需要结合 md5 与延迟机制共同作用，才能得到相对精准的结果：

let md5Previous = null;
let fsWait = false;
fs.watch(dir, (event, filename) => {
  if (filename) {
    if (fsWait) return;
    fsWait = setTimeout(() => {
      fsWait = false;
    }, 100);
    const md5Current = md5(fs.readFileSync(dir));
    if (md5Current === md5Previous) {
      return;
    }
    md5Previous = md5Current;
    console.log(`${filename} file Changed`);
  }
});
3 精读

作者讨论了一些实现文件夹监听的基本方式，可以看出，使用了各平台原生 API 的 fs.watch 并不那么靠谱，但这也我们监听文件的唯一手段，所以需要基于它进行一系列优化。

而实际场景中，还需要考虑区分文件夹与文件、软连接、读写权限等情况。

另外用在生产环境的库，也基本使用 50 到 100 毫秒解决重复触发的问题。

所以无论 chokidar 或 node-watch，都大量使用了文中提及的技巧，再加上对边界条件的处理，对软连接、权限等情况处理，将所有可能情况都考虑到，才能提供较为准确的回调。

比如判断文件写入操作是否完毕，也需要通过轮询的方式：

function awaitWriteFinish() {
  // ...省略
  fs.stat(
    fullPath,
    function(err, curStat) {
      // ...省略

      if (prevStat && curStat.size != prevStat.size) {
        this._pendingWrites[path].lastChange = now;
      }

      if (now - this._pendingWrites[path].lastChange >= threshold) {
        delete this._pendingWrites[path];
        awfEmit(null, curStat);
      } else {
        timeoutHandler = setTimeout(
          awaitWriteFinish.bind(this, curStat),
          this.options.awaitWriteFinish.pollInterval
        );
      }
    }.bind(this)
  );
  // ...省略
}

可以看出，第三方 npm 库都采取不信任操作系统回调的方式，根据文件信息完全重写了判断逻辑。

可见，信任操作系统的回调，就无法抹平所有操作系统间的差异，唯有统一重写文件的 “写入”、“删除”、“修改” 等逻辑，才能保证在全平台的兼容性。

4 总结

利用 nodejs 监听文件夹变化很容易，但提供准确的回调却很难，主要难在两点：

抹平操作系统间的差异，这需要在结合 fs.watch 的同时，增加一些额外校验机制与延时机制。

分清楚操作系统预期与用户预期，比如编辑器的额外操作、操作系统的多次读写都应该被忽略，用户的预期不会那么频繁，会忽略极小时间段内的连续触发。

另外还有兼容性、权限、软连接等其他因素要考虑，fs.watch 并不是一个开箱可用的工程级别 api。

5 更多讨论 
讨论地址是：精读《如何利用 Nodejs 监听文件夹》 · Issue #87 · dt-fe/weekly

如果你想参与讨论，请点击这里，每周都有新的主题，周末或周一发布。

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