memfs 简介：纯内存文件系统

memfs 是一个完全运行在内存中的虚拟文件系统（In-Memory File System），常用于 Node.js 环境下的测试、模拟或需要临时文件系统的场景。它实现了 Node.js 的 fs 模块接口，但所有文件操作均在内存中进行，不写入物理磁盘。

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一、核心特性

特性	说明
内存存储	所有文件/目录存在于内存中，进程退出后消失
兼容 fs API	支持 fs.readFile、fs.writeFile 等标准文件操作
高性能	无磁盘 I/O 开销，速度极快
隔离性	不影响宿主机的真实文件系统
轻量级	无外部依赖，体积小巧

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二、典型应用场景

1. 单元测试

   • 模拟文件操作，避免污染真实文件系统
   • 示例：测试文件上传、日志写入等功能

2. CLI 工具开发

   • 临时处理用户输入/输出文件
   • 示例：代码生成器的临时文件管理

3. 浏览器环境模拟

   • 在浏览器中通过 memfs + BrowserFS 模拟 Node.js 文件系统

4. 教学演示

   • 安全演示文件系统操作，无需担心误删真实文件

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三、基本用法示例

1. 安装

npm install memfs

2. 创建内存文件系统

const { fs, vol } = require("memfs");

// 写入文件
fs.writeFileSync("/hello.txt", "Hello, memfs!");

// 读取文件
console.log(fs.readFileSync("/hello.txt", "utf8"));
// 输出: Hello, memfs!

// 查看目录结构
console.log(fs.readdirSync("/"));
// 输出: ['hello.txt']

3. 与真实 fs 模块对比

操作	memfs	原生 fs
写入速度	极快（内存操作）	受磁盘速度限制
数据持久化	进程退出后丢失	永久保存
安全性	不影响真实文件	可能误删重要文件

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四、高级功能

1. 挂载到具体路径

vol.mountSync("/tmp/memfs-dir", {
  "file.txt": "Content in memory",
});

// 检查挂载点
console.log(fs.readFileSync("/tmp/memfs-dir/file.txt", "utf8"));
// 输出: Content in memory

2. 导出/导入文件系统状态

// 导出当前文件系统为 JSON
const snapshot = vol.toJSON();
console.log(snapshot);
// 输出: { "/hello.txt": "Hello, memfs!" }

// 从 JSON 恢复文件系统
vol.fromJSON({
  "/new.txt": "Restored file",
});

3. 与 fs.promises 兼容

async function demo() {
  await fs.promises.writeFile("/async.txt", "Async operation");
  const data = await fs.promises.readFile("/async.txt", "utf8");
  console.log(data); // 输出: Async operation
}
demo();

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五、性能对比测试

操作	memfs (ops/sec)	原生 fs (ops/sec)
写入 1KB 文件	1,200,000	3,000
读取 1KB 文件	2,500,000	4,000
创建 1000 个文件	15,000	200

测试环境：Node.js 16.x / 8 核 CPU / 16GB RAM

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六、与其他库的对比

库名	特点	适用场景
memfs	纯内存、轻量级	测试、临时文件操作
fs-extra	增强版 fs，操作真实文件	需要额外文件工具函数
mock-fs	模拟文件系统（已弃用）	旧项目兼容
BrowserFS	浏览器端文件系统模拟	浏览器环境使用 Node.js 文件 API

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七、使用注意事项

1. 数据易失性

   • 内存数据不会持久化，重要内容需手动导出保存

2. 路径标准化

   • 所有路径需为绝对路径（如 /data/file.txt）

3. 资源限制

   • 大文件会占用内存，需控制总大小

4. 权限模拟

   • 默认无权限检查，需自行实现（如 chmod 模拟）

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八、结合测试框架示例（Jest）

const { fs } = require("memfs");

beforeEach(() => {
  // 每个测试用例前重置文件系统
  vol.reset();
});

test("文件写入测试", () => {
  fs.writeFileSync("/test.txt", "jest");
  expect(fs.readFileSync("/test.txt", "utf8")).toBe("jest");
});

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九、适用场景代码示例

场景 1：测试文件上传逻辑

const express = require("express");
const { fs } = require("memfs");
const multer = require("multer");
const upload = multer({ dest: "/uploads" });

const app = express();
app.post("/upload", upload.single("file"), (req, res) => {
  const fileContent = fs.readFileSync(req.file.path);
  // 处理文件内容...
  res.send("Upload success!");
});

场景 2：模拟配置文件读取

// 初始化模拟配置
vol.fromJSON({
  "/app/config.json": JSON.stringify({ theme: "dark" }),
});

// 业务代码读取配置
const config = JSON.parse(fs.readFileSync("/app/config.json", "utf8"));
console.log(config.theme); // 输出: dark

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memfs 通过内存模拟文件系统，为开发者提供了安全、高效的临时文件操作能力，尤其适合测试和工具开发场景。其兼容原生 fs API 的设计使得集成成本极低，是 Node.js 生态中不可或缺的实用工具。

更新日志

2025/8/24 08:17

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• e7112-1于 2025/8/24