如何正確學習Node

0 ：Node.js簡介

如今，愈來愈多的科技公司和開發者開始使用 Node.js 開發各類應用。Node.js除了可以輔助大前端開發外，還能夠編寫Web應用，封裝Api，組裝RPC服務等，甚至是開發VSCode編輯器同樣的PC客戶端。和其它技術相比， Node.js 簡單易學，性能好、部署容易，可以輕鬆處理高併發場景下的大量服務器請求。Node.js 周邊的生態也很是強大，NPM（Node包管理）上有超過60萬個模塊，日下超過載量3億次。但編寫 Node.js 代碼對新人和其它語言背景的開發者來講，不是一件容易的事，在入門以前須要弄懂很多複雜的概念。

a）Node.js簡介

• 優勢： Node.js 不是一門語言也不是框架，它只是基於 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。

早在2007年，Jeff Atwood 就提出了著名的 Atwood定律

任何可以用 JavaScript 實現的應用系統，最終都必將用 JavaScript 實現

• 缺點：

固然了，Node.js 也有一些缺點。Node.js 常常被人們吐槽的一點就是：回調太多難於控制（俗稱回調地獄）和 CPU 密集任務處理的不是很好。可是，目前異步流程技術已經取得了很是不錯的進步，從Callback、Promise 到 Async函數，能夠輕鬆的知足全部開發需求。至於 CPU 密集任務處理並不是不可解，方案有不少，好比經過系統底層語言 Rust 來擴展 Node.js，但這樣會比較麻煩。筆者堅信在合適的場景使用合適的東西，尤爲是在微服務架構下，一切都是服務，能夠作到語言無關。若是你們想使 JavaScript 作 CPU 密集任務，推薦 Node.js 的兄弟項目 fibjs，基於纖程(fiber，能夠簡單理解爲更輕量級的線程)，效率很是高，兼容npm，同時沒有異步回調煩惱。 b）什麼是Node.js？

Node.js® is a JavaScript runtime built on Chrome's V8 JavaScript engine. Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient. Node.js' package ecosystem, npm, is the largest ecosystem of open source libraries in the world.

• Node.js 不是 JavaScript 應用，不是語言（JavaScript 是語言），不是像 Rails(Ruby)、 Laravel(PHP) 或 Django(Python) 同樣的框架，也不是像 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（non-blocking I/O model），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，簡化併發編程模型，讓你能夠輕鬆的編寫高性能的Web應用，因此它是輕量（lightweight）且高效（efficient）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 60 萬+
• 應用： 大多數人都認爲 Node.js 只能寫網站後臺或者前端工具，這實際上是不全面的，Node.js的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。它是開源的，跨平臺，而且高效（尤爲是I/O處理），包括IBM、Microsoft、Yahoo、SAP、PayPal、沃爾瑪及GoDaddy都是 Node.js 的用戶。

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。

核心概念

• 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

• 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
• 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

1. 前言：學習 Node.js 的三個境界

• 打日誌：console.log
• 斷點調試：斷點調試：node debugger 或node inspector 或vscode
• 測試驅動開發（tdd | bdd）

2. 準備與學習：

基礎學習

1）js語法必須會

1. js基本語法，都是c語系的，有其餘語言背景學習起來相對更簡單
2. 常見用法，好比正則，好比數據結構，尤爲是數組的幾種用法。好比bind/call/apply等等
3. 面向對象寫法。js是基於對象的，因此它的oo寫起來很是詭異。參見紅皮書JavaScript高級編程，不少框架都是本身實現oo基礎框架，好比ext-core等。

2）我的學習和技術選型都要按部就班

1. 先能寫，採用面向過程寫法，簡單理解就是定義一堆function，而後調用，很是簡單
2. 而後再追求更好的寫法，能夠面向對象。對於規模化的編程來講，oo是有它的優點的，通常java、c#，ruby這些語言裏都有面向對象，因此後端更習慣，但對於語言經驗不那麼強的前端來講算高級技巧。
3. 等oo玩膩了，能夠有更好的追求：函數式編程，不管編程思惟，仍是用法上都對已有的編程思惟是個挑戰。我很喜歡函數式，但不太會在團隊裏使用，畢竟oo階段還沒徹底掌握，風險會比較大。但若是團隊水平都很是高了，團隊穩定是能夠用的。

能夠看出個人思路，先能寫，而後再追求更好的寫法，好比面向對象。等團隊水平到必定程度了，而且穩定的時候，能夠考慮更加極致的函數式寫法。

3）各類高級的JavaScript友好語言

JavaScript友好語言指的是可以使用其餘語法實現，但最終編譯成js的語言。自從Node.js出現後，這種黑科技層出不窮。好比比較有名的coffee、typescript、babel（es）等。

CoffeeScript雖然也是JavaScript友好語言，但其語法借鑑ruby，崇尚極簡，對於類型和OO機制上仍是偏弱，並且這麼多年也沒發展起來，仍然是比較小衆的活着。將來比例會愈來愈少的。

顯然TypeScript會愈來愈好，TypeScript 的強大之處是要用過才知道的。

• 1）規模化編程，像Java那種，靜態類型，面向對象，前端只有TypeScript能作到
• 2）親爹是微軟安德斯·海爾斯伯格，不知道此人的請看borland傳奇去
• 3）開源，將來很好
• 4）組合拳：TypeScript + VSCode = 神器

當下前端發展速度極快，以指數級的曲線增加。之前可能1年都不必定有一項新技術，如今可能每月都有。大前端，Node全棧，架構演進等等都在快速變化。能夠說，前端越複雜，有越多的不肯定性，TypeScript的機會就越大。 4）再論面向對象

面向對象想用好也不容易的，並且js裏有各類實現，真是讓人眼花繚亂。

• 基於原型的寫法，縱觀JavaScript高級編程，就是翻來覆去的講這個，這個很基礎，但很差是很好用。能夠不用，但不能夠不會。
• 本身寫面向對象機制是最好的，但不是每一個人都有這個能力的。好在es6規範出了更好一點的面向對象，經過class、extends、super關鍵字來定義類，已經明顯好不少了，雖然還很弱，但起碼勉強能用起來了。從面向過程走過來的同窗，推薦這種寫法，簡單易用。但要注意面向對象要有面向對象的寫法，要理解抽象，繼承，封裝，多態4個基本特徵。若是想用好，你甚至還須要看一些設計模式相關的書。好在有《JavaScript設計模式》一書。Koa2裏已經在用這種寫法了。
• js是腳本語言，解釋便可執行。因此它的最大缺點是沒有類型系統，這在規模化編程裏是很是危險的，一個函數，傳參就能玩死人。因而如今流行使用flow和typescript來作類型校驗。flow只是工具，比較輕量級。而typescript是es6超級，給es6補充了類型系統和更完善的面向對象機制，因此大部分人都會對ts有好感，頗有多是將來的趨勢。

Node.js應用場景

《Node.js in action》一書裏說，Node.js 所針對的應用程序有一個專門的簡稱：DIRT。它表示數據密集型實時（data-intensive real-time）程序。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管道上，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響應能力，跟瀏覽器同樣。

這話不假，但在今天來看，DIRT 仍是範圍小了。其實 DIRT 本質上說的 I/O 處理的都算，但隨着大前端的發展，Node.js 已經再也不只是 I/O 處理相關，而是更加的「Node」！

• 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

Node.js 應用場景很是豐富，好比 Node.js 能夠開發操做系統，但通常我都不講的，就算說了也沒多大意義，難道你們真的會用嗎？通常，我習慣將 Node.js 應用場景氛圍7個部分。

1）初衷，server端，不想成了前端開發的基礎設施 2）命令行輔助工具，甚至能夠是運維 3）移動端：cordova，pc端：nw.js和electron 4）組件化，構建，代理 5）架構，先後端分離、api proxy 6）性能優化、反爬蟲與爬蟲 7) 全棧最便捷之路

Node核心：異步流程控制

Node.js是爲異步而生的，它本身把複雜的事兒作了（高併發，低延時），交給用戶的只是有點難用的Callback寫法。也正是坦誠的將異步回調暴露出來，纔有更好的流程控制方面的演進。也正是這些演進，讓Node.js從DIRT（數據敏感實時應用）擴展到更多的應用場景，今天的Node.js已經不僅是能寫後端的JavaScript，已經涵蓋了全部涉及到開發的各個方面，而Node全棧更是熱門種的熱門。

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. 異步流程控制學習重點

我整理了一張圖，更直觀一些。從09年到如今，8年多的時間裏，整個Node.js社區作了大量嘗試，其中曲折足足夠寫一本書的了。你們先簡單瞭解一下。

• 紅色表明Promise，是使用最多的，不管async仍是generator均可用
• 藍色是Generator，過分貨
• 綠色是Async函數，趨勢

結論：Promise是必須會的，那你爲何不順勢而爲呢？

推薦：使用Async函數 + Promise組合，以下圖所示。

結論

1. Node.js SDK裏callback寫法必須會的。
2. Node.js學習重點: Async函數與Promise
   1. 中流砥柱：Promise
   2. 終極解決方案：Async/Await

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。

下面讓咱們看一下調用函數示例，Node.js 文檔裏最常採用下面這樣的回調方式：

function(err, res) {
  // process the error and result
}
複製代碼

這裏的 callback 指的是帶有2個參數的函數："err"和 "res"。語義上講，非空的「err」至關於程序異常；而空的「err」至關於能夠正常返回結果「res」，無任何異常。 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。

在node 6以後，能夠直接使用require('events')類

var EventEmitter = require('events')
var util = require('util')

var MyEmitter = function () {
 
}
util.inherits(MyEmitter, EventEmitter)

const myEmitter = new MyEmitter();

myEmitter.on('event', (a, b) => {
  console.log(a, b, this);
    // Prints: a b {}
});

myEmitter.emit('event', 'a', 'b');
複製代碼

和jquery、vue裏的Event是很是相似的。並且前端本身也有EventEmitter。 c）如何更好的查Node.js文檔

API是應用程序接口Application Programming Interface的簡稱。從Node.js異步原理，咱們能夠知道，核心在於 Node.js SDK 中API調用，而後交由EventLoop（Libuv）去執行，因此咱們必定要熟悉Node.js的API操做。

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。

筆者推薦使用 Dash 或 Zeal 查看離線文檔，常常查看離線文檔，對Api理解會深刻不少，比IDE輔助要好，能夠有效避免離開IDE就不會寫代碼的窘境。 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
            });
        });
    });
});
複製代碼

這裏只是作4步，嵌套了4層回調，若是更多步驟呢？不少新手淺嘗輒止，到這兒就望而卻步，粉轉黑。這明顯不夠成熟，最起碼你要看看它的應對解決方案吧！ Node.js 約定全部Api都採用錯誤優先的回調方式，這部分場景都是你們直接調用接口，無太多變化。而Promise是對回調地獄的思考，或者說是改良方案。目前使用很是廣泛，能夠說是在async函數普及以前惟一一個通用性規範，甚至 Node.js 社區都在考慮 Promise 化，可見其影響之大。

Promise最先也是在commonjs社區提出來的，當時提出了不少規範。比較接受的是promise/A規範。後來人們在這個基礎上，提出了promise/A+規範，也就是實際上如今的業內推行的規範。ES6 也是採用的這種規範。 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 Async函數要點以下：

• Async函數語義上很是好

• Async不須要執行器，它自己具有執行能力，不像Generator須要co模塊

• Async函數的異常處理採用try/catch和Promise的錯誤處理，很是強大

• Await接Promise，Promise自身就足夠應對全部流程了，包括async函數沒有純並行處理機制，也能夠採用Promise裏的all和race來補齊

• Await釋放Promise的組合能力，外加co和Promise的then，幾乎沒有不支持的場景

綜上所述

• Async函數是趨勢，若是Chrome 52. v8 5.1已經支持Async函數(https://github.com/nodejs/CTC/issues/7)了，Node.js支持還會遠麼？
• Async和Generator函數裏都支持promise，因此promise是必須會的。
• Generator和yield異常強大，不過不會成爲主流，因此學會基本用法和promise就行了，不必全部的都必須會。
• co做爲Generator執行器是不錯的，它更好的是當作Promise 包裝器，經過Generator支持yieldable，最後返回Promise，是否是有點無恥？
• 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

Web編程要點

通常，後端開發指的是 Web 應用開發中和視圖渲染無關的部分，主要是和數據庫交互爲主的重業務型邏輯處理。但如今架構升級後，Node.js 承擔了先後端分離重任以後，有了更多玩法。從帶視圖的傳統Web應用和面向Api接口應用，到經過 RPC 調用封裝對數據庫的操做，到提供前端 Api 代理和網關，服務組裝等，統稱爲後端開發，再也不是以往只有和數據庫打交道的部分纔算後端。這樣，就可讓前端工程師對開發過程可控，更好的進行調優和性能優化。 對 Node.js 來講，一直沒有在後端取得其合理的佔有率，緣由是多方面的，暫列幾條。

• 1）利益分配，已有實現大可能是Java或者其餘語言，基本是無法撼動的，重寫的成本是巨大的，另外，若是用Node寫了，那麼那些寫Java的人怎麼辦？搶人飯碗，這是要拼命的。
• 2）Node相對年輕，你們對Node的理解不夠，回調和異步流程控制略麻煩，不少架構師都不肯意花時間去學習。儘管在Web應用部分處理起來很是簡單高效，但在遇到問題時並不容易排查定位，對開發者水平要求略高。
• 3）開發者技能單一，不少是從前端轉過來的，對數據庫，架構方面知識欠缺，對系統設計也知之很少，這是很危險的，有種麻桿打狼兩頭懼怕的感受。
• 4）Node在科普、培訓、佈道等方面作的並很差，國外使用的很是多，國內卻不多人知道，不如某些語言作得好。

儘管如此，Node.js 仍是盡人皆知，捲入各類是非風口，也算是在大前端浪潮中大紅大紫。緣由它的定位很是明確，補足以 JavaScript 爲核心的全棧體系中服務器部分。開發也是人，可以同時掌握並精通多門語言的人畢竟很少，並且程序員的美德是「懶」，能使用 JavaScript 一門語言完成全部事兒，爲何要學更多呢？ 咱們能夠根據框架的特性進行分類

框架名稱	特性	點評
Express	簡單、實用，路由中間件等五臟俱全	最著名的Web框架
Derby.js && Meteor	同構	先後端都放到一塊兒，模糊了開發便捷，看上去更簡單，實際上上對開發來講要求更高
Sails、Total	面向其餘語言，Ruby、PHP等	借鑑業界優秀實現，也是 Node.js 成熟的一個標誌
MEAN.js	面向架構	相似於腳手架，又指望同構，結果只是蹭了熱點
Hapi和Restfy	面向Api && 微服務	移動互聯網時代Api的做用被放大，故而獨立分類。尤爲是對於微服務開發更是利器
ThinkJS	面向新特性	借鑑ThinkPHP，並慢慢走出本身的一條路，對於Async函數等新特性支持，無出其右，新版v3.0是基於Koa v2.0的做爲內核的
Koa	專一於異步流程改進	下一代Web框架
Egg	基於Koa，在開發上有極大便利	企業級Web開發框架

對於框架選型

• 業務場景、特色，沒必要爲了什麼而什麼，避免本末倒置
• 自身團隊能力、喜愛，有時候技術選型決定團隊氛圍的，須要平衡激進與穩定
• 出現問題的時候，有人可以作到源碼級定製。Node.js 已經有8年曆史，但模塊完善程度參差不齊，若是不慎踩到一個坑裏，須要團隊在無外力的狀況可以搞定，不然會影響進度

Tips：我的學習求新，企業架構求穩，無非喜愛與場景而已 Web編程核心

• 異步流程控制（前面講過了）

• 基本框架 Koa或Express，新手推薦Express，畢竟資料多，上手更容易。若是有必定經驗，推薦Koa，其實這些都是爲了瞭解Web編程原理，尤爲是中間件機制理解。

• 數據庫 mongodb或mysql都行，mongoose和Sequelize、bookshelf，TypeOrm等都很是不錯。對於事物，不是Node.js的鍋，是你選的數據庫的問題。另一些偏門，想node連sqlserver等估計還不成熟，我是不會這樣用的。

• 模板引擎， ejs，jade，nunjucks。理解原理最好。尤爲是extend，include等高級用法，理解佈局，複用的好處。其實先後端思路都是同樣的。

• Node 的書幾乎都過期了，我該買哪本？

• Node 用途那麼多，我該從哪裏學起？

• Node Web 框架那麼多，我該怎麼選？