Node.js學習筆記

時間 2019-11-11

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1.1. Part 0 ：Node.js簡介

1.1.1. a）Node.js簡介

Node.js不是一門語言也不是框架，他只是基於Google V8引擎的JavaScript運行時環境，同時結合Libuv擴展了JavaScript功能，使之支持io、fs等只有語言纔有的特性，使得JavaScript可以同時具備DOM操做（瀏覽器）和I/O、文件讀寫、操做數據庫（服務器端）等能力，是目前最簡單的全棧式語言。前端

Node.js一般被用來開發低延遲的網絡應用，也就是那些須要在服務器端環境和前端實時收集和交換數據的應用（API、即時聊天、微服務）。node

1.1.2. b）什麼是Node.js？

Node.js不是JavaScript應用，不是語言（JavaScript是語言），不是想Rails（Ruby）或Django（Python）同樣的框架，也不是想Nginx同樣的Web服務器。Node.js是JavaScript運行時環境
構建在Chrome's V8這個著名的JavaScript引擎之上，Chrome V8引擎以C/C++ 爲主，至關於使用JavaScript寫法，轉成C/C++ 調用，大大的下降了學習成本
事件驅動（event-driven），非阻塞 I/O 模型，簡單點講就是每一個函數都是異步的，最後由Libuv這個C/C++編寫的事件循環處理庫來處理這些 I/O操做，隱藏了非阻塞 I/O 的具體細節，簡化併發變成模型，讓你能夠輕鬆的編寫共性能的Web應用，因此他是輕量且高效的
使用 npm 做爲包管理器，目前 npm 是開源庫裏包管理最大的生態，功能強大，截止到2017年12月，模塊數量超過60W+

總結：Node.js是構建在JavaScript之上的，事件觸發和異步的，專爲數據密集型實時程序設計的。其目標是讓併發編程更簡單，，主要應用在以網絡編程爲主的 I/O 密集型應用。他是開源的，跨平臺，而且高效（尤爲是 I/O 處理）react

1.1.3. c）基本原理

下面是一張 Node.js 早期的架構圖，來自 Node.js 之父 Ryan Dahl 的演講稿，在今天依然不過期，它簡要的介紹了 Node.js 是基於 Chrome V8引擎構建的，由事件循環（Event Loop）分發 I/O 任務，最終工做線程（Work Thread）將任務丟到線程池（Thread Pool）裏去執行，而事件循環只要等待執行結果就能夠了。git

核心概念github

Chrome V8是 Google 發佈的開源JavaScript 引擎，採用C/C++ 編寫，在Google的 Chrome瀏覽器中被使用。Chrome V8 引擎能夠獨立運行，也能夠用來嵌入到C/C++ 應用程序中執行。
Event Loop事件循環（由Libuv提供）
Thread Pool線程池（由Libuv提供）

梳理一下數據庫

Chrome V8 是 JavaScript 引擎
Node.js 內置 Chrome V8 引擎，因此它使用的 JavaScript 語法
JavaScript 語言的一大特色就是單線程，也就是說，同一個時間只能作一件事
單線程就意味着，全部任務須要排隊，前一個任務結束，纔會執行後一個任務。若是前一個任務耗時很長，後一個任務就不得不一直等着。
若是排隊是由於計算量大，CPU 忙不過來，倒也算了，可是不少時候 CPU 是閒着的，由於 I/O 很慢，不得不等着結果出來，再往下執行
CPU 徹底能夠無論 I/O 設備，掛起處於等待中的任務，先運行排在後面的任務
將等待中的 I/O 任務放到 Event Loop 裏
由 Event Loop 將 I/O 任務放到線程池裏
只要有資源，就盡力執行

核心express

Chrome V8 解釋並執行 JavaScript 代碼（這就是爲何瀏覽器能執行 JavaScript 緣由）
libuv 由事件循環和線程池組成，負責全部 I/O 任務的分發與執行

在解決併發問題上，異步是最好的解決方案，能夠拿排隊和叫號機來理解npm

排隊：在排隊的時候，你除了等以外什麼都幹不了
叫號機：你要作的是先取號碼，等輪到你的時候，系統會通知你，這中間，你能夠作任何你想作的事兒

1.3.5. Node.js應用場景

Node.js簡稱數據密集型實時程序（DIRT）。由於Node.js自身在I/O 上很是輕量，它善於將數據從一個管道混排或代理到另外一個官道上，這能在處理大量請求時持有不少開放的鏈接，而且只佔用一小部份內存。它的設計目標是保證影響能力，跟瀏覽器同樣。編程

Node.js使用場景主要分爲4大類：react-native

1）跨平臺：覆蓋你能想到的面向用戶的全部平臺，傳統的PC Web端，以及PC客戶端 nw.js/electron 、移動端 cordova、HTML五、react-native、weex，硬件 ruff.io 等
2）Web應用開發：網站、Api、RPC服務等
3）前端：三大框架 React \ Vue \ Angular 輔助開發，以及工程化演進過程（使用Gulp/Webpack 構建 Web 開發工具）
4）工具：npm上各類工具模塊，包括各類前端預編譯、構建工具 Grunt / Gulp、腳手架，命令行工具，各類奇技淫巧等

1.3.6. Node核心：異步流程控制

Node.js是爲異步而生的，他把複雜的事情都給作了（高併發，低延時），交給用戶的只是有點難用的Callback寫法。

直面問題纔能有更好的解決方式，Node.js的異步是整個學習Node.js過程當中的重中之重。

1）異步流程控制學習重點
2）Api 寫法：Error-first Callback和EventEmitter
3）中流砥柱：Promise
4）終極解決方案：Async/Await

1.3.6.2. 2）Api寫法：Error-first Callback 和 EventEmitter

a）Error-first Callback 定義錯誤優先的回調寫法只須要注意2條規則便可：

回調函數的第一個參數返回的error對象，若是error發生了，它會做爲第一個err參數返回，若是沒有，通常作法是返回null。
回調函數的第二個參數返回的是任何成功響應的結果數據。若是結果正常，沒有error發生，err會被設置爲null，並在第二個參數就出返回成功結果數據。

b）EventEmitter

事件模塊是 Node.js 內置的對觀察者模式「發佈/訂閱」（publish/subscribe）的實現，經過EventEmitter屬性，提供了一個構造函數。該構造函數的實例具備 on 方法，能夠用來監聽指定事件，並觸發回調函數。任意對象均可以發佈指定事件，被 EventEmitter 實例的 on 方法監聽到。

Node.js的API都是異步的，同步的函數是奢求，要查API文檔，在高併發場景下慎用。

1.3.6.3. 3）中流砥柱：Promise

回調地獄

Node.js 由於採用了錯誤優先的回調風格寫法，致使sdk裏導出都是回調函數。若是組合調用的話，就會特別痛苦，常常會出現回調裏嵌套回調的問題，你們都很是厭煩這種寫法，稱之爲Callback Hell，即回調地獄。一個經典的例子來自著名的Promise模塊q文檔裏。

step1(function (value1) {
    step2(value1, function(value2) {
        step3(value2, function(value3) {
            step4(value3, function(value4) {
                // Do something with value4
            });
        });
    });
});

Promise意味着[許願|承諾]一個尚未完成的操做，但在將來會完成的。與Promise最主要的交互方法是經過將函數傳入它的then方法從而獲取得Promise最終的值或Promise最終最拒絕（reject）的緣由。要點有三個：

遞歸，每一個異步操做返回的都是promise對象
狀態機：三種狀態轉換，只在promise對象內部能夠控制，外部不能改變狀態
全局異常處理

1）定義

var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  // do a thing, possibly async, then…

  if (/* everything turned out fine */) {
    resolve("Stuff worked!");
  }
  else {
    reject(Error("It broke"));
  }
});

每一個Promise定義都是同樣的，在構造函數裏傳入一個匿名函數，參數是 resolve 和 reject，分別表明成功和失敗時候的處理。

2）調用

promise.then(function(text){
    console.log(text)// Stuff worked!
    return Promise.reject(new Error('我是故意的'))
}).catch(function(err){
    console.log(err)
})

它的主要交互方式是經過then函數，若是Promise成功執行resolve了，那麼它就會將resolve的值傳給最近的then函數，做爲它的then函數的參數。若是出錯reject，那就交給catch來捕獲異常就行了。

Promise 的最大優點是標準化，各種異步工具庫都按照統一規範實現，即便是async幻術也能夠無縫集成。因此用 Promise 封裝API通用性強，用起來簡單，學習成本低。在async幻術普及以前，絕大部分應用都是採用 Promise來作異步流程控制的，因此掌握 Promise是Node.js學習必需要會的。

1.3.6.4. 4）終極解決方案：Async/Await

Async/Await是異步操做的終極解決方案，Koa 2在node 7.6發佈以後，立馬發佈了正式版本，而且推薦使用async函數來編寫Koa中間件。

這裏給出一段Koa 2應用裏的一段代碼

exports.list = async (ctx, next) => {
  try {
    let students = await Student.getAllAsync();

    await ctx.render('students/index', {
      students : students
    })
  } catch (err) {
    return ctx.api_error(err);
  }
};

它作了3件事兒

經過await Student.getAllAsync();來獲取全部的students信息。
經過await ctx.render渲染頁面
因爲是同步代碼，使用try/catch作的異常處理

4.1 正常寫法

const pkgConf = require('pkg-conf');

async function main(){
    const config = await pkgConf('unicorn');

    console.log(config.rainbow);
    //=> true
}
main();

變態寫法

const pkgConf = require('pkg-conf');

(async () => {
    const config = await pkgConf('unicorn');

    console.log(config.rainbow);
    //=> true
})();

4.2 await + Promise

const Promise = require('bluebird');
const fs = Promise.promisifyAll(require("fs"));

async function main(){
    const contents = await fs.readFileAsync("myfile.js", "utf8")
    console.log(contents);
}
main();

4.3 await + co + generator

const co = require('co');
const Promise = require('bluebird');
const fs = Promise.promisifyAll(require("fs"));

async function main(){
   const contents = co(function* () {
      var result = yield fs.readFileAsync("myfile.js", "utf8")
      return result;
   })
    console.log(contents);
}
main();

由上面3中基本用法能夠推出Async函數要點以下：