Naluduo's Notebook

# Node.js

前端工程化的实现很大基础上是依赖了 node 和 npm 包，因此很有必要理解 node 的内部机制。

通过将 V8 内嵌到操作系统的集成层，来让 JavaScript 来享受底层操作系统的异步接口，从而实现将其带到服务端的目的。

放一张图，就知道为什么前端要学习 Node 了。

Node 组成

# 基础知识

# 版本管理-nvm

# 阻塞与非阻塞 IO

Node 采用一个长期运行的进程，共享状态的并发。在 Node 中，你需要对回调函数如何修改当前内存中的变量（状态）特别小心。除此之外，你还要特别注意对错误的处理是否会潜在地修改这些状态，从而导致了整个进程不可用。

Node 使用了事件轮询，从本质上来说，Node 会先注册事件，随后不停地询问内核这些事件是否已经分发。当事件分发时，对应的回调函数就会被触发，然后继续执行下去。如果没有事件触发，则继续执行其他代码，直到有新事件时，再去执行对应的回调函数。

console.log("Hello");

setTimeout(function() {
  console.log("Word");
}, 5000);

console.log("Bye");
// 这段脚本会输出
// Hello
// Bye
// World
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Node 并发实现也采用了事件轮询。与 timeout 所采用的技术一样，所有像 http、net 这样的原生模块中的 IO 部分也都采用了事件轮询技术。和 timeout 机制中 Node 内部会不停地等待，并当超时晚上时，触发一个消息通知一样，Node 使用事件轮询，触发一个和文件描述符有观的通知。

文件描述符是抽象的句柄，存有对打开的文件、socket、管道等的引用。本质上来说，当 Node 接收到从浏览器发来的 HTTP 请求时，底层的 TCP 连接会分配一个文件描述符。随后，如果客户端向服务器发送数据，Node 就会收到该文件描述符上的通知，然后触发 JavaScript 的回调函数。

# 单线程的世界

由于 Node 是运行在单线程环境中（v8），所以，当调用堆栈展开时，Node 就无法处理其他的客户端或者 HTTP 请求了。

你也许在想，那照这样看来，Node 的最大并发量不就是 1 了！是的。Node 并不提供真正的并行操作，因为那样需要引入更多的并行执行线程。

关键在于，在调用堆栈执行非常快的情况，同一时刻你无须处理多个请求。这也是为何 v8 搭配非阻塞 IO 是最好的组合：v8 执行 JavaScript 速度非常快，非阻塞 IO 确保了单线程执行时，不会因为有数据库访问或者硬盘访问等操作而导致被挂起。

一个真实世界的运用非阻塞 IO 的例子是云。在绝大多数如亚马逊云（“AWS“）这样的云部署系统中，操作系统都是虚拟出来的，硬件也是由租用者之间互相共享的（“租硬件”）。也就是说，假设硬盘正在为另外的租用者搜索文件，而你也要进行文件搜索，那么延迟就会变长。由于硬盘的 IO 效率是非常难预测的，所以，读文件时，如果把执行线程阻塞住，那么程序运行起来也会非常不稳定，而且很慢。

在我们的应用中，常见的 IO 例子就是从数据库中获取数据。假设我们需要为某个请求响应数据库获取的数据：

在上述例子中，当请求到达时，调用堆栈中只有数据库调用。由于调用是非阻塞的，当数据库 IO 完成时，就完全取决于事件轮询何时再初始化新的调用堆栈。不过，在告诉 Node “当你获取数据库响应时记得通知我”之后，Node 就可以继续处理其他事情了。也就是说，Node 可以处理更多的请求了。

Node 只需一个线程就可以同时处理和发出数千个 IO 操作。与 Java 的比较可以看 Java V.S. NodeJS: 为大型应用程序选择后端语言。（Java 多线程计算密集型任务更胜一筹，而 Node 对于 IO 更胜一筹，其次就是作为后端的生态问题了。）

# 错误处理

Node 应用依托在一个拥有大量共享状态的大进程中。

# 堆栈追踪

在 JavaScript 中，当错误发生时，在错误信息中可以看到一系列的函数调用，这称为堆栈追踪。

在 Node.js 中，每步都要正确进行错误处理。一旦泄漏，你就会发现发生了错误后很难追踪，因为上下文信息都丢失了。

# Node 中的 JavaScript

# 模块机制

# CommonJS 规范

# Node 的模块实现

exports 是一个对象，引入需要解构 const { } = require(xxx)，而不是 const target = require(xxx)

# 构建 Web 应用

# 基础功能

请求方法

路径解析

查询字符串

Cookie

Session

缓存

Basic 认证

# 数据上传

# 路由解析

# 中间件

对于 Web 应用而言，我们希望不用接触到这么多细节性的处理，为此我们引入中间件（middleware）来简化和隔离这些基础设施与业务逻辑之间的细节，让开发者能够关注在业务的开发上，以达到提升开发效率的目的。

在最早的中间件的定义中，它是一种在操作系统上为应用软件提供服务的计算机软件。它既不是操作系统的一部分，也不是应用软件的一部分，它处于操作系统与应用软件之间，让应用软件更好、更方便地使用底层服务。如今中间件的含义借指了这种封装底层的细节，为上层提供更方便服务的意义，并非限定在操作系统层面。这里要提到的中间件，就是为我们封装上文提及的所有 HTTP 请求细节处理的中间件，开发者可以脱离这部分细节，专注在业务上。

中间件的行为比较类似 Java 中过滤器（filter）的工作原理，就是在进入具体的业务处理之前，先让过滤器处理。

如同图 8-4 所示，从 HTTP 请求到具体业务逻辑之间，其实有很多的细节要处理。Node 的 http 模块提供了应用层协议网络的封装，对具体业务并没有支持，在业务逻辑之下，必须有开发框架对业务提供支持。这里我们通过中间件的形式搭建开发框架，这个开发框架用来组织各个中间件。对于 Web 应用的各种基础功能，我们通过中间件来完成，每个中间件处理掉相对简单的逻辑，最终汇成强大的基础框架。

由于中间件就是前述的那些基本功能，所以它的上下午也就是请求对象和响应对象：req 和 res。有一点区别的是，由于 Node 异步的原因，我们需要提供一种机制，在当前中间件处理完成后，通知下一个中间件执行。

var middleware = function(req, res, next) {
  // TODO
  next();
};
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中间件是在管道中执行的。你可以想象一个送水的真实管道。水从一端磊入，然后在到达目的地之前还会经过各种仪表和阀门。这个比喻中很重要的一部分是顺序问题，你把压力表放在阀门之前和之后的效果是不同的。同样，如果你有个向水中注入什么东西的阀门，这个阀门的“下游”的所有东西都会含有这个新添加的原料。在 Express 程序中，通过调用 app.use 向管道中插入中间件。

在 Express 4.0 中，中间件和路由处理器是按它们的连入顺序调用的，顺序更清晰。

在管道的最后放一个“捕获一切”请求的处理器是常见的做法，由它来处理跟前面其他所有路由都不匹配的请求。这个中间件一般会返回状态码 404 （未找到）。

那么请求在管道中如何“终止”呢？这是由传给每个中间件的 next 函数来实现的。如果不调用 next() ，请求就在那个中间件中终止了。

  • 路由处理器（app.get、app.post 等，经常被统称为 app.VERB） 可以被看作只处理特定 HTTP 谓词（GET、POST 等）的中间件。
  • 如果不调用 next()，管道就会被终止，也不会再有处理器或中间件做后续处理。如果你不调用 next()， 则应用发送一个响应到客户端（res.send，res.json，res.render 等）；如果不这样做，客户端就会被挂起并最终导致超时。
  • 如果调用了 next()，一般不宜再发送响应到客户端。如果你发送了，管道中后续的中间件或处理器还会执行，但它们发送的任何响应都会被忽略。

跟现在的 Serverless 类似

# 页面渲染

# 模版引擎

Embedded JavaScript templates 服务端和客户端都可以用的模版引擎。

# 进阶活用

# IO

nodejs 如何判断一个文件、文件夹是否存在

fs.exists("dirName", function(exists) {
  console.log(exists ? "创建成功" : "创建失败");
});
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# 持久化

所有网站和 Web 应用程序（除了最简单的）都需要某种持久化方式，即某种比易失性内存更持久的数据存储方式，这样当遇到服务器宕（dang）机、断电、升级和迁移等情况时数据才能保存下来。

# 文件系统持久化

实现持久化的一种方式是将数据存到扁平文件中（“扁平”的意思是文件 没有内在结构，只是一串字节）。Node 通过 fs（文件系统）模块实现文件系统持久化。

文件系统持久后有些不足之处，特别是它的扩展性不好。当你需要不止一台服务器以满足流量的需求时，除非所有服务器都能访问一个共享的文件系统（同一个局域网），否则就会遇到文件系统持久后的问题。此外，因为扁平文件没有内在结构，定位、排序和过滤数据就变成了应用程序的负担。处于这些原因，你应该用数据库而不是文件系统来做数据排序 。排序二进制文件是一个例外，比如图片、音频文件或视频。尽管很多数据库可以处理这类数据，但极少能达到文件系统那种效率（尽管关于二进制文件的信息一般会存在数据库里，以便搜索、排序和过滤）。

如果你确实需要存储二进制数据，记得文件系统依然有扩展性不好的问题。如果你的主机不能访问共享的文件系统（一般是这样），你应该考虑将二进制文件存在数据库中（一般要做些配置，以免数据库被拖垮），或者基于云的存储服务，比如亚马逊 S3 或者微软 Azure 存储。

# 云持久化

# 数据库持久化

所有网站和 Web 应用程序（除了最简单的）都需要数据库。即便你的数据是二进制的，并且你用共享的文件系统或云存储，你也很有可能需要一个数据库来做那些二进制数据的目录。

mysql2 支持

# WebSocket

# 为什么 WebSocket 是更好的选择

# 利与弊

# 解决的问题

基于 http 协议上，发送一个消息告诉对方使用 ws。

  1. 基于 http 发送一个信息，前后端双方后续转换为 ws 协议。或者是启动前端应用某个路由后建立 ws 协议功能，而服务端应用是 http 拦截 websocket 服务器的请求，websocket 应用请求一直在监听。
  2. ws 连接认证
  3. 发送数据

# 应用实战

应用：

前端项目，添加路由文件读写

# 底层原理

# 最佳实践

# 参考资料

Last Updated: 3/28/2021, 10:24:41 PM

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