面试题：Node.js文件系统API在复杂场景下的应用与优化

1. 跨平台兼容性

在Node.js中，fs模块已经具备一定的跨平台能力。但为了确保更稳健的跨平台操作，可使用path模块来处理文件路径。

const path = require('path');
const fs = require('fs');
// 使用path.join来拼接路径，确保跨平台兼容性
const targetDir = path.join(__dirname, 'target');

2. 遍历文件

为减少I/O阻塞，可使用fs.promises的异步方法结合async/await，同时采用递归方式遍历目录。

async function traverseDirectory(dir) {
    let files = [];
    try {
        const items = await fs.promises.readdir(dir, { withFileTypes: true });
        for (const item of items) {
            const itemPath = path.join(dir, item.name);
            if (item.isDirectory()) {
                files = files.concat(await traverseDirectory(itemPath));
            } else {
                files.push(itemPath);
            }
        }
    } catch (err) {
        console.error('遍历目录出错:', err);
    }
    return files;
}

3. 筛选文件

根据具体筛选条件（如文件名、文件类型等）对遍历得到的文件列表进行筛选。

function filterFiles(files, filterCondition) {
    return files.filter(file => {
        // 例如，筛选出以.txt结尾的文件
        if (filterCondition === 'txt') {
            return path.extname(file) === '.txt';
        }
        return false;
    });
}

4. 复制文件

同样使用fs.promises的异步方法进行文件复制，可利用管道流（pipeline）提高性能。

const { pipeline } = require('stream');
const { promisify } = require('util');

async function copyFile(source, target) {
    try {
        await promisify(pipeline)(
            fs.createReadStream(source),
            fs.createWriteStream(target)
        );
    } catch (err) {
        console.error('复制文件出错:', err);
    }
}

5. 重命名文件

使用fs.promises.rename方法实现文件重命名。

async function renameFile(oldPath, newPath) {
    try {
        await fs.promises.rename(oldPath, newPath);
    } catch (err) {
        console.error('重命名文件出错:', err);
    }
}

6. 性能优化 - 缓存

对于一些频繁访问的目录结构或文件信息，可以考虑使用内存缓存。例如，使用Map对象来缓存已经遍历过的目录及其文件列表。

const cache = new Map();
async function traverseDirectoryCached(dir) {
    if (cache.has(dir)) {
        return cache.get(dir);
    }
    let files = [];
    try {
        const items = await fs.promises.readdir(dir, { withFileTypes: true });
        for (const item of items) {
            const itemPath = path.join(dir, item.name);
            if (item.isDirectory()) {
                files = files.concat(await traverseDirectoryCached(itemPath));
            } else {
                files.push(itemPath);
            }
        }
        cache.set(dir, files);
    } catch (err) {
        console.error('遍历目录出错:', err);
    }
    return files;
}

7. 错误处理机制

在上述所有的异步操作中，都通过try...catch块捕获错误，并进行相应的错误提示输出。在实际应用中，还可以根据错误类型进行更细致的处理，比如记录错误日志、向用户提供友好的错误反馈等。

// 示例：整体调用并处理错误
async function main() {
    const sourceDir = path.join(__dirname,'source');
    const targetDir = path.join(__dirname, 'target');
    try {
        const allFiles = await traverseDirectoryCached(sourceDir);
        const filteredFiles = filterFiles(allFiles, 'txt');
        for (const file of filteredFiles) {
            const newFilePath = path.join(targetDir, path.basename(file));
            await copyFile(file, newFilePath);
            const newNamePath = path.join(targetDir, 'new_' + path.basename(file));
            await renameFile(newFilePath, newNamePath);
        }
    } catch (err) {
        console.error('整体操作出错:', err);
    }
}

main();

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