Node.js异步执行流疑问：为何调用fileHandle.write会影响文件状态？

我正在学习JavaScript和Node.js，仍对异步执行逻辑感到困惑。我知晓以下代码并非最佳实践，但想理解：为何是否调用fileHandle.write('[1]')，会影响fileHandle.write('[2]')执行时文件是否处于打开状态。我在Node.js文档中看到相关说明：

在未等待Promise决议（或拒绝）的情况下，多次对同一文件使用filehandle.write()是不安全的。这种场景应使用filehandle.createWriteStream()。

无错误代码 #

import {createServer} from 'node:http'
import {open} from 'node:fs/promises'
import {write} from 'node:fs'
import {json} from 'node:stream/consumers'

const serveur = createServer(async (request,response) => {
    const path = './tp_CRUD/storage/my_file.json'
    const fileHandle = await open(path, 'w+')
    try {
        await fileHandle.read()
        .then(() => {
            fileHandle.write('[1]') // <= 无错误，此时文件仍处于打开状态

            json(request) // 将请求内容解析为JSON的Promise
            .then(() => {
                fileHandle.write('[2]') // <= 无错误，因[1]行的存在，文件仍保持打开
            })
        })
    } catch {
        console.log('error with POST request')
    } finally {
        fileHandle.close()
    }
    response.end()
})
serveur.listen('3000')

报错代码 #

import {createServer} from 'node:http'
import {open} from 'node:fs/promises'
import {write} from 'node:fs'
import {json} from 'node:stream/consumers'

const serveur = createServer(async (request,response) => {
    const path = './tp_CRUD/storage/my_file.json'
    const fileHandle = await open(path, 'w+')
    try {
        await fileHandle.read()
        .then(() => {
            json(request) // 将请求内容解析为JSON的Promise
            .then(() => {
                fileHandle.write('[2]') // <= 报错，文件已关闭，尽管处于try{}块中？
            })
        })
    } catch {
        console.log('error with POST request')
    } finally {
        fileHandle.close()
    }
    response.end()
})
serveur.listen('3000')

报错栈信息 #

node:internal/fs/promises:436
    const err = new Error('file closed');
                ^

Error: file closed
    at fsCall (node:internal/fs/promises:436:17)
    at FileHandle.write (node:internal/fs/promises:207:12)
    at process.processTicksAndRejections (node:internal/process/task_queues:95:5) {
  code: 'EBADF',
  syscall: 'write'
}

Node.js v21.1.0

原因分析 #

核心问题在于异步操作的执行顺序和Node.js内部对文件句柄的引用管理：

1. 两段代码的共同执行流程 #

• 通过await open获取到文件句柄fileHandle，进入try块
• await fileHandle.read()会等待读取操作完成，随后执行.then()回调函数
• .then()内部的同步代码执行完毕后，json(request)是异步Promise，会被加入微任务队列，不会立即执行

2. 关键差异点 #

无错误代码场景

• fileHandle.write('[1]')是异步操作（返回Promise），未使用await等待其完成。这个操作会触发Node.js内部对文件句柄的引用计数增加，同时该Promise的决议任务会被加入微任务队列，且排在json(request).then()的前面。
• 当.then()回调执行完毕后，代码回到await fileHandle.read()之后，继续执行到finally块的fileHandle.close()。但此时fileHandle.write('[1]')的微任务尚未执行，Node.js内部会保证：只要文件句柄还有未完成的异步操作，close()不会立即关闭文件，而是等待所有操作完成后再真正释放句柄。
• 等json(request)的Promise决议完成、执行.then()里的write('[2]')时，文件句柄仍处于未关闭状态，因此不会报错。

报错代码场景

• 没有fileHandle.write('[1]')，.then()内部仅触发了json(request)这个异步Promise，它被加入微任务队列。
• .then()回调执行完毕后，代码直接走到finally块的fileHandle.close()，此时没有其他未完成的文件操作，close()会立即关闭文件句柄。
• 后续json(request)的Promise决议完成，执行write('[2]')时，文件已经被关闭，因此抛出Error: file closed。

3. 补充说明 #

• fileHandle.close()本身也是异步操作（返回Promise），代码中未使用await等待其完成，这是问题的根源之一。无错误代码能运行只是巧合，并非正确写法。
• Node.js文档的提示是合理的：未等待Promise决议就多次调用write会导致异步操作顺序不可控，极易出现文件状态不一致的问题，正确做法是使用fileHandle.createWriteStream()，或者严格await每一个文件操作。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者coding_chicken