前端筆記之NodeJS（一）初識NodeJS&內置模塊&特色

時間 2019-11-12

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1、NodeJS簡介

NodeJS是開發服務器後臺的東西，和PHP、JavaEE、python相似，和傳統的瀏覽器的關注DOM的JS徹底不一樣，將JavaScript觸角伸到了服務器端。內核是Chrome瀏覽器的V8引擎，解析JavaScript的效率是很是快的。javascript

創始人。php

在不升級服務器配置的狀況下，如何用軟件手段來提高服務器性能：Ryan Dahl大體的感受到了解決問題的關鍵是要經過事件驅動和異步I/O來達成目的。html

傳統的服務器模型：當咱們作I/O操做的時候（I表示讀，O表示寫），CPU被磁盤操做阻塞了，此時咱們稱這叫作「同步I/O（synchronous I/O），阻塞I/O（blocking I/O）」。前端

CPU會常常對磁盤驅動發出I/O命令java

此時磁盤特別忙，CPU就歇着了。形成了資源浪費。上圖這種模式叫作「同步I/O」。node

同步（synchronous）：當系統碰見了一個須要耗費大量時間的事情的時候，選擇死等。
異步（Asynchronous）：當系統碰見了一個須要耗費大量時間的事情的時候，不死等，先作後面的事情，耗時事情作完以後，執行回調函數。

用PHP作一個例子：下面程序中紅色部分是I/O操做，此時CPU被阻塞，此時爲何不限作藍色計算部分？等紅色部分作完了用「回調函數」來顯示文件內容多好。python

<?php
    //讀取文件
    $myfile = fopen("txt.txt", "r");
    //打印文件內存
    echo fread($myfile, filesize("txt.txt"));

    for($i = 2; $i < 100; $i++){
        $count = 0;
        for($j = 1; $j <= $i; $j++){
            if($i % $j == 0){
                $count++;
            }
        }
        if($count == 2){
            echo $i."<br/>";
        }
    }

    fclose($myfile);
?>

V8引擎來了。V8知足他關於高性能Web服務器的想象：webpack

● 沒有歷史包袱，沒有同步I/O。不會出現一個同步I/O致使事件循環性能急劇下降的狀況。web

● V8性能足夠好，遠遠比Python、Ruby等其餘腳本語言的引擎快。chrome

● JavaScript語言的閉包特性很是方便，比C中的回調函數好用。

創始人Ryan Dahl想到了用V8引擎內核，用JS當作語言去開發服務端程序。

下面是Nodejs的畫風，Nodejs不是語言，語言是JavaScript，Nodejs是一個平臺，讓咱們的JS能夠運行在服務端的平臺。

var fs = require("fs");
fs.readFile("./txt.txt" ,function(err, data){ console.log(data.toString()); })

for(var i = 2; i < 100; i++){
    count = 0;
    for(var j = 1; j <= i;j++){
        if(i % j == 0){
            count++;
        }
    }
    if(count == 2){
        console.log(i)
    }
}

紅色的I/O操做沒有將藍色計算操做阻塞，稱爲「Non-Blocking I/O」非阻塞I/O。紫色語句是回調函數。

官網：https://nodejs.org/en/

中文：http://nodejs.cn/

NodeJS是一個JS運行環境，它構建在chrome的V8引擎上。使用了事件驅動、非阻塞I/O模型，使它輕量而且方便。NodeJS有一個全球最大的包生態系統npm。

Node.js使JavaScript的觸角伸到了服務器開發中，在Node的世界中，咱們關心的再也不是用JS操做網頁上的DOM、製做交互動畫、表單驗證……而是服務器端的事情：HTTP請求的處理、GET請求和POST請求、數據庫增刪改查、cookie和session等等。

Node.js的特色：單線程、非阻塞異步I/O、事件驅動。

Nodejs是JS的運行環境，它構建在Chrome的V8引擎上。

Nodejs是一個小極客，追求極致的服務器性能，劍走偏鋒的產物。

與其不少服務員閒着，還不如一個服務員100%的工做。

2、NodeJS的安裝

NodeJS和Java虛擬機同樣，是跨平臺的，也就是說只要寫一份代碼，能夠運行在任何平臺上。

去NodeJS官網下載：

安裝的歡迎界面

贊成協議

安裝路徑全程不能有中文。

事實上不少軟件公司已經去中文化，文檔都是英語的文件名，文件夾都是英語的。

這個界面不須要改變任何的配置，可是要知道：這裏安裝了4個東西。

點擊下一步就開始安裝了

系統的防火牆，選擇是

nodejs已經被成功的安裝。

安裝完畢以後，按windows鍵加R鍵（run），輸入cmd（表示commond命令）按回車：

這是系統的密令提示符，能夠輸入相似DOS的命令。可是如今要輸入

node -v

追求如下真理，安裝過程，到底發生了什麼？發現了一個Nodejs程序：

咱們發現系統的環境變量中，已經添加了這個路徑：

系統的環境變量能夠保證咱們的node在任意CMD盤符下能夠被運行。

nodejs在windows中是一個exe程序。

3、運行Nodejs程序

在c盤建立一個nodejs_study文件，而後寫01.js文件

將文件拖拽到瀏覽器中不能執行的。

由於js的執行須要宿主環境（runtime），目前咱們只知道一個環境：瀏覽器+HTML環境。

想要運行01.js程序：

<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>Document</title>
</head>
<body>
</body>
<script type="text/javascript" src="01.js"></script>
</html>

瀏覽器會渲染html就能執行js。

NodeJS是一個全新的JS宿主環境runtime。也就是說能夠用node運行js程序，而不須要html和瀏覽器。

打開CMD，首先注意光標所在盤符位置：

01.js文件不在C:\Users\admin>中，而是在C:\nodejs_study，因此要用cd命令來切換光標所在盤符位置：

當用cd切換到01.js所在目錄時，此時能夠用node命令執行js文件：

也就是說，運行js文件的時候：

① 要保證光標所在位置正確

② 運行誰，就node誰。

爲了快速打開正確光標所在位置，此時有奇淫技巧：

要求你們，在運行node程序的時候，必須進入準確的盤符，不能使用絕對路徑：

最快的運行node程序的方法就是使用visual studio code，或者webstrom。直接按F5，IDE（編程工具）內置的控制檯會輸出結果。

CMD的命令：
cls
清屏。

cd ..
回退到上一級文件夾

cd 文件夾名字
進入這個文件夾

dir
列出當前目錄中全部的文件

↑上箭頭
重複上一條指令。

4、NodeJS內置模塊

4.1 fs模塊

NodeJS沒有本身的語法，JS能寫什麼，node就能運行什麼

可是要注意，僅限於JS語言核心部分。DOM、BOM不能用，node沒有瀏覽器的那些東西。

document.getElementById("box"); window alert()

可是能夠用定時器

setInterval(function(){
    console.log(Math.random());
},100)

按ctrl+c能夠打斷Nodejs程序的執行。

Nodejs中提供了不少內置模塊，幫助咱們開發，能夠提供瀏覽器所不具有的功能，模塊是內置的，不須要額外安裝。從fs內置模塊學起，fs是file system文件系統的意思，提供了對文件的全部操做

// require表示獲得，引入fs內置模塊，file system文件系統模塊
var fs = require("fs");

//fs模塊有個方法叫readFile，能夠異步讀文件內容
//這個函數是異步函數，也就是說讀取文件不會阻塞CPU執行，因此讀取到的內容經過回調函數返回
//err參數：錯誤信息，沒有錯誤將返回null
//data參數：返回文件的內容
fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    if(err){
        console.log("文件讀取錯誤！");
        return;
    }
    //讀取的是信息流，是Buffer是緩衝的二進制，用toString()轉爲字符串
    console.log(data.toString());
});

利用fs.readFile()這個API來讀取文件，而且是異步讀取文件，這裏注意兩個事情：

1）第一個參數是路徑，必須以"./"開頭，表示從相對於當前的cmd盤符位置去讀取文件。

2）第二個參數是回調函數，注意回調函數中提供了兩個參數，分別是err和data。注意，nodejs中的全部回調函數的第一個參數都是err對象，表示錯誤。若是沒有錯誤，這個對象是null。

要會看API：https://nodejs.org/dist/latest-v6.x/docs/api/

var fs = require("fs");

fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

fs.readFile("./test2.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

fs.readFile("./test3.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

在Nodejs中要適應回調套回調函數的寫法：

var fs = require("fs");

fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());

    fs.readFile("./test2.txt",function(err,data){
        console.log(data.toString());

        fs.readFile("./test3.txt",function(err,data){
            console.log(data.toString());
        });
    });
});

4.2 http模塊

用http模塊，Nodejs能夠開發服務器。建立服務器的API要本身背誦記憶一下，不過，後面講解Express，極大簡化服務器的建立：

var http = require('http'); //讀取內置http模塊，這個模塊提供了http服務

//建立一個服務器，是異步函數，事實上node中基本全部函數都是異步的
var server = http.createServer(function(req,res){
    //req表示request用戶的請求
    //res表示response服務器的響應

    //設置響應報文頭，讓類型變爲html而且是utf8編碼
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
    //頁面上輸出內容，輸出內容用write，end表示結束！
    res.end("<h1>你好，我是nodejs開發的服務器！</h1>");
});

//監聽3000端口，默認是80端口，但80被Apache佔用了，因此改用3000
server.listen(3000,function(err){
    if(err){
        console.log("服務器開啓失敗！");
        return;
    }
    console.log("服務器開啓成功，在3000端口，快打開瀏覽器看看吧！");
});

此時CMD會被掛起，按ctrl+c打斷（打斷以後，服務器也打不開了）

咱們來驗證程序確實在服務器上運行的：　

var http = require('http');

var server = http.createServer(function(req,res){
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
    res.end("<h1>你好，我是nodejs開發的服務器！已經誕生了"+ (3 + 3) +"年了</h1>");
});

server.listen(3000);

在瀏覽器中，看不到後端node的源代碼：

緣由是Nodejs執行在服務器端，語句在服務器被執行、編譯，此時發給瀏覽器的就是執行以後、編譯後的純文本了，不含有計算的。

兩個問題：

一、我用Nodejs搭建的服務器，訪問者也必須安裝nodejs嗎。

不須要的，由於nodejs是服務器程序，生成的內容僅須要瀏覽器就能訪問

二、咱們用高級ES6語法書寫Nodejs程序，必須用高級瀏覽器訪問嗎。

不須要的，由於Nodejs程序不在瀏覽器執行。

req表示request用戶的請求，訪問者的全部必要信息在req中存儲，好比

req.url
表示訪問路徑

req.connection.remoteAddress
表示訪問者的ip地址

res表示response服務器的響應，服務器應該給與的反饋。
res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
設置HTTP下行報文體

l res.end() 、res.write()負責寫下行報文體（就是網頁）。

res.end()結束響應，告訴客戶端全部消息已經發送完畢，當全部要返回的內容發送完畢時，該函數必須被調用一次，若是不調用該函數，客戶端將永遠處於等待狀態。

var http = require('http');

var server = http.createServer((req,res)=>{
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");

    //頁面顯示的內容
res.write("<h1>hello world！</h1>");
    res.write("<ul>");
    res.write("<li>Nodejs</li>");
    res.write("<li>npm</li>");
    res.write("<li>Express</li>");
    res.write("<li>Mongodb</li>");
    res.write("</ul>");
   res.end(); //必須結束，不然本次操做不結束，瀏覽器顯示爲載入中
});

server.listen(3000);

5、NodeJS特色

5.1單線程

寫一段程序，證實NodeJS是單線程的：

var http = require("http");

//在服務器外面定義一個變量a
var a = 0;

var server = http.createServer(function(req,res){
a++;
    res.end(a.toString());
});

server.listen(3000)

咱們發現不是每一個訪問者來了都有新的a值，而是全班共用一個a，每一個人訪問的時候看到的都是已經被刷過的a值。

var http = require("http");

var server = http.createServer(function(req,res){
    var a = ~~(Math.random() * 1000);

    if(a == 38){
        throw new Error("有人踩地雷了，此人IP：" + req.connection.remoteAddress);
    }

    res.end("<h1>"+ a +"</h1>");
});

server.listen(3000)

在Java、PHP或者.net等服務器端語言中，會爲每個客戶端鏈接建立一個新的進程。而每一個進程須要耗費大約2MB內存。也就是說，理論上一個8GB內存的服務器能夠同時鏈接的最大用戶數爲4000個左右。要讓Web應用程序支持更多的用戶，就須要增長服務器的數量，而Web應用程序的硬件成本固然就上升了。

打個比喻，PHP假如是一個餐館，那麼就是一個這樣的餐館：來一個用戶，它就給你新招聘一個服務員，專門伺候你。你點菜的時候，這個服務員幫你點菜，你開始吃了，你這個服務員就閒置。這就形成了大量的浪費，憑什麼閒置服務員，爲何不去服務別人？

Node.js不爲每一個客戶鏈接建立一個新的線程，而僅僅使用一個線程。當有用戶鏈接了，就觸發一個內部事件，經過非阻塞I/O、事件驅動機制，讓Node.js程序宏觀上也是並行的。使用Node.js，一個8GB內存的服務器，能夠同時處理超過4萬用戶的鏈接。

打個比喻，Node.js假如是一個餐館，那麼就是一個這樣的餐館：總共就一個服務員，A用戶來了，幫A用戶點菜，B用戶來了，B用戶稍微被阻塞一下，A點完菜以後，廚師開始作，服務B，B開始點菜，點菜的時候A的菜作好了，給B點完菜以後再去給A端菜，A開始吃，此時C來了，說了句歡迎光臨以後，「您看看菜單先」，就去給B端菜去了，B開始吃上了，此時C開始點菜……。

微觀上，A、B、C不是並行的，可是宏觀上他們是並行的！

另外，單線程的帶來的好處，還有操做系統徹底再也不有線程建立、銷燬的時間開銷。

5.2異步I/O特性

再來一個案例，用戶訪問頁面的時候，服務器要讀取兩個文件，此時用console查看惟一的服務員如何工做：

var server = http.createServer((req,res) => {
     //用戶訪問的時候執行的語句。
    console.log(req.connection.remoteAddress + "進門了！我招呼他去！");
    res.setHeader("Content-Type","text/html;charset=UTF8");

 console.log(req.connection.remoteAddress + "用戶開始讀1號文件");
     fs.readFile("./test1.txt",(err,data1) => {
         console.log(req.connection.remoteAddress + "用戶讀完畢1號文件，開始讀2號文件");
         fs.readFile("./test2.txt",(err,data2) => {
             console.log(req.connection.remoteAddress+"用戶讀完2號文件，開始發送response");
             
             res.write("<h1>" + data1.toString() +"</h1>");
             res.write("<h1>" + data2.toString() +"</h1>");
             res.end("");
         });
     });
});

你I/O的時候CPU並無被阻塞，去伺候別人，當別人也I/O了此時執行你的回調函數。

綜上所述，nodejs是一個服務員在伺候全部人，因此擅長I/O越多的業務。I/O越多，效率越高，nodejs不會錯亂，採用就是事件環機制，也叫事件驅動機制，nodejs不擅長計算多的業務，由於給一個用戶計算去了，此時惟一的線程就被阻塞了，其餘用戶進來就等待。

好比下面的程序，紅色的部分是計算水仙花數，計算很複雜，可是是同步的，因此小服務員就被阻塞了：

var server = http.createServer((req,res) => {
     //用戶訪問的時候執行的語句。
    console.log(req.connection.remoteAddress + "進門了！我招呼他去！");
    console.log(req.connection.remoteAddress + "開始計算水仙花數了！");

    for(var i = 100 ; i <= 999 ; i++){
        // 給三位數拆分紅三個單獨的數
        var ge = i % 10;
        var shi = parseInt(i / 10) % 10;
        var bai = parseInt(i / 100);
        // 計算三次方的和
        var sum = Math.pow(ge,3) + Math.pow(shi,3) + Math.pow(bai,3);
        // 判斷輸出
        if(sum == i){
            console.log(req.connection.remoteAddress + "計算出了水仙花數" + i); } }
    res.setHeader("Content-Type","text/html;charset=UTF8");

    console.log(req.connection.remoteAddress + "開始讀取文件");
     fs.readFile("./test1.txt",(err,data1) => {
         console.log(req.connection.remoteAddress + "讀取文件完畢，開始輸出響應流");
        res.write("<h1>" + data1.toString() +"</h1>");
        res.end("");
     });
});