一年Node.js開發開發經驗總結

本文首發於公衆號：符合預期的CoyPan

寫在前面

不知不覺的，寫Node.js已經一年了。不一樣於最開始的demo、本地工具等，這一年裏，都是用Node.js寫的線上業務。從一開始的Node.js同構直出，到最近的Node接入層，也算是對Node開發入門了吧。目前，我一我的維護了大部分組內流傳下來的Node服務，包括內部系統和線上服務。新增的後臺服務，也是儘量地使用Node進行開發。本文是一下本身最近的一些小小的總結和思考。

本文不會深刻講解Node.js自己的特性，架構等等。我也沒有寫過Node擴展或者庫什麼的，對Node.js的瞭解也並不夠深刻。

爲什麼用Node

對於我來講，對於團隊來講，適用Node的緣由其實很簡單：開發起來快。熟悉JS的前端同窗能夠很快上手，節省成本。選一個http server庫起一個server，選擇合適的中間件，匹配好請求路由，看狀況合理使用ORM庫連接數據庫、增刪改查便可。

Node的適用場景

Node.js 使用了一個事件驅動、非阻塞式 I/O 的模型，使其輕量又高效。這種模型使得Node.js 能夠避免了因爲須要等待輸入或者輸出（數據庫、文件系統、Web服務器...）響應而形成的 CPU 時間損失。因此，Node.js適合運用在高併發、I/O密集、少許業務邏輯的場景。

對應到平時具體的業務上，若是是內部的系統，大部分僅僅就是須要對某個數據庫進行增刪改查，那麼Server端直接就是Node.js一把梭。

對於線上業務，若是流量不大，而且業務邏輯簡單的狀況下，Server端也能夠徹底使用Node.js。對於流量巨大，複雜度高的項目，通常用Node.js做爲接入層，後臺同窗負責實現服務。以下圖：

一樣是寫JS，Node.js開發和頁面開發有什麼區別

在瀏覽器端開發頁面，是和用戶打交道、重交互，瀏覽器還提供了各類Web Api供咱們使用。Node.js主要面向數據，收到請求後，返回具體的數據。這是二者在業務路徑上的區別。而真正的區別實際上是在於業務模型上（業務模型，這是我本身瞎想的一個詞）。直接用圖表示吧。

開發頁面時，每個用戶的瀏覽器上都有一份JS代碼。若是代碼在某種狀況下崩了，只會對當前用戶產生影響，並不會影響其餘用戶，用戶刷新一下便可恢復。而在Node.js中，在不開啓多進程的狀況下，全部用戶的請求，都會走進同一份JS代碼，而且只有一個線程在執行這份JS代碼。若是某個用戶的請求，致使發生錯誤，Node.js進程掛掉，server端直接就掛了。儘管可能有進程守護，掛掉的進程會被重啓，可是在用戶請求量大的狀況下，錯誤會被頻繁觸發，可能就會出現server端不停掛掉，不停重啓的狀況，對用戶體驗形成影響。

以上，多是Node.js開發和前端JS開發最大的區別。

Node.js開發時的注意事項

用戶在訪問Node.js服務時，若是某一個請求卡住了，服務遲遲不能返回結果，或者說邏輯出錯，致使服務掛掉，都會帶來大規模的體驗問題。server端的目標，就是要 快速、可靠 地返回數據。

緩存

因爲Node.js不擅長處理複雜邏輯（JavaScript自己執行效率較低），若是要用Node.js作接入層，應該避免複雜的邏輯。想要快速處理數據並返回，一個相當重要的點：使用緩存。

例如，使用Node作React同構直出，renderToString這個Api，能夠說是比較重的邏輯了。若是頁面的複雜度高，每次請求都完整執行renderToString，會長時間佔用線程來執行代碼，增長響應時間，下降服務的吞吐量。這個時候，緩存就十分重要了。

實現緩存的主要方式：內存緩存。可使用Map，WeakMap，WeakRef等實現。參考如下簡單的示例代碼：

const cache = new Map();

router.get('/getContent', async (req, res) => {
  const id = req.query.id;
  
  // 命中緩存
  if(cache.get(id)) {
    return res.send(cache.get(id));
  }
  
  // 請求數據
  const rsp = await rpc.get(id);
     // 通過一頓複雜的操做，處理數據
  const content = process(rsp);
  // 設置緩存
  cache.set(id, content);
  
  return res.send(content);
});

使用緩存時，有一個很重要的問題是：內存緩存如何更新。一種最簡單的方法，開一個定時器，按期刪除緩存，下一次請求到來時，從新設置緩存便可。在上述代碼中，增長以下代碼：

setTimeout(function() {
  cache.clear();
}, 1000 * 60); // 1分鐘刪除一次緩存

若是server端徹底使用Node實現，須要用Node端直接鏈接數據庫，在數據時效性要求不過高、且流量不太大的狀況下，就可使用上述相似的模型，以下圖。這樣能夠下降數據庫的壓力且加快Node的響應速度。

另外，還須要注意內存緩存的大小。若是一直往緩存裏寫入新數據，那麼內存會愈來愈大，最終爆掉。能夠考慮使用LRU（Least Recently Used）算法來作緩存。開闢一塊內存專門做爲緩存區域。當緩存大小達到上限時，淘汰最久未使用的緩存。

內存緩存會隨着進程的重啓而所有失效。

當後臺業務比較複雜，接入層流量，數據量較大時，可使用以下的架構，使用獨立的內存緩存服務。Node接入層直接從緩存服務取數據，後臺服務直接更新緩存服務。

固然，上圖中的架構是最簡單的情形，現實中還須要考慮分佈式緩存、緩存一致性的問題。這又是另一個話題了。

錯誤處理

因爲Node.js語言的特性，Node服務是比較容易出錯的。而一旦出錯，形成的影響就是服務不可用。所以，對於錯誤的處理十分的重要。

處理錯誤，最經常使用的就是try catch 了。但是 try catch沒法捕獲異步錯誤。Node.js中，異步操做是十分常見的，異步操做主要是在回調函數中暴露錯誤。看一個例子：

const readFile = function(path) {
    return new Promise((resolve,reject) => {
        fs.readFile(path, (err, data) => {
            if(err) { 
                throw err; // catch沒法捕獲錯誤，這和Node的eventloop有關。
        // reject(err); // catch能夠捕獲
      }
      resolve(data);
        });
    });
}

router.get('/xxx', async function(req, res) {
  try {
    const res = await readFile('xxx');
    ...
  } catch (e){
    // 捕獲錯誤處理
    ...
    res.send(500);
  }
});

上面的代碼中，readFile 中 throw 出來的錯誤，是沒法被catch捕獲的。若是咱們把 throw err 換成 Promise.reject(err)，catch中是能夠捕獲到錯誤的。

咱們能夠把異步操做都Promise化，而後統一使用 async 、try、catch 來處理錯誤。

可是，總會有地方會被遺漏。這個時候，可使用process來捕獲全局錯誤，防止進程直接退出，致使後面的請求掛掉。示例代碼：

process.on('uncaughtException', (err) => {
  console.error(`${err.message}\n${err.stack}`);
});

process.on('unhandledRejection', (reason, p) => {
  console.error(`Unhandled Rejection at: Promise ${p} reason: `, reason);
});

關於Node.js中錯誤的捕獲，還可使用domain模塊。如今這個模塊已經不推薦使用了，我也沒有在項目中實踐過，這裏就不展開了。Node.js 近幾年推出的 async_hooks 模塊，也還處於實驗階段，不太建議線上環境直接使用。作好進程守護，開啓多進程，錯誤告警及時修復，養成良好的編碼規範，使用合適的框架，才能提升Node服務的效率及穩定性。

寫在後面

本文總結了Node.js開發一年多以來的實踐總結等。Node.js的開發與前端網頁的開發思路不一樣，着重點不同。我正式開發Node.js的時間也不算太長，一些點並無深刻的理解，本文僅僅是一些經驗之談。歡迎交流。