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跟我学Node高性能Web服务器开发
课程学习地址:http://www.xuetuwuyou.com/course/235

 

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简介

Node是JavaScript语言的服务器运行环境。

所谓“运行环境”有两层意思:首先,JavaScript语言通过Node在服务器运行,在这个意义上,Node有点像JavaScript虚拟机;其次,Node提供大量工具库,使得JavaScript语言与操作系统互动(比如读写文件、新建子进程),在这个意义上,Node又是JavaScript的工具库。

Node内部采用Google公司的V8引擎,作为JavaScript语言解释器;通过自行开发的libuv库,调用操作系统资源。

安装与更新

访问官方网站nodejs.org或者github.com/nodesource/distributions,查看Node的最新版本和安装方法。

官方网站提供编译好的二进制包,可以把它们解压到/usr/local目录下面。

$ tar -xf node-someversion.tgz

然后,建立符号链接,把它们加到$PATH变量里面的路径。

$ ln -s /usr/local/node/bin/node /usr/local/bin/node
$ ln -s /usr/local/node/bin/npm /usr/local/bin/npm

下面是Ubuntu和Debian下面安装Deb软件包的安装方法。

$ curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_4.x | sudo -E bash -
$ sudo apt-get install -y nodejs

$ apt-get install nodejs

安装完成以后,运行下面的命令,查看是否能正常运行。

$ node --version
# 或者
$ node -v

更新node.js版本,可以通过node.js的n模块完成。

$ sudo npm install n -g
$ sudo n stable

上面代码通过n模块,将node.js更新为最新发布的稳定版。

n模块也可以指定安装特定版本的node。

$ sudo n 0.10.21

版本管理工具nvm

如果想在同一台机器,同时安装多个版本的node.js,就需要用到版本管理工具nvm。

$ git clone https://github.com/creationix/nvm.git ~/.nvm
$ source ~/.nvm/nvm.sh

安装以后,nvm的执行脚本,每次使用前都要激活,建议将其加入~/.bashrc文件(假定使用Bash)。激活后,就可以安装指定版本的Node。

# 安装最新版本
$ nvm install node

# 安装指定版本
$ nvm install 0.12.1

# 使用已安装的最新版本
$ nvm use node

# 使用指定版本的node
$ nvm use 0.12

nvm也允许进入指定版本的REPL环境。

$ nvm run 0.12

如果在项目根目录下新建一个.nvmrc文件,将版本号写入其中,就只输入nvm use命令即可,不再需要附加版本号。

下面是其他经常用到的命令。

# 查看本地安装的所有版本
$ nvm ls

# 查看服务器上所有可供安装的版本。
$ nvm ls-remote

# 退出已经激活的nvm,使用deactivate命令。
$ nvm deactivate

基本用法

安装完成后,运行node.js程序,就是使用node命令读取JavaScript脚本。

当前目录的demo.js脚本文件,可以这样执行。

$ node demo
# 或者
$ node demo.js

使用-e参数,可以执行代码字符串。

$ node -e 'console.log("Hello World")'
Hello World

REPL环境

在命令行键入node命令,后面没有文件名,就进入一个Node.js的REPL环境(Read–eval–print loop,”读取-求值-输出”循环),可以直接运行各种JavaScript命令。

$ node
> 1+1
2
>

如果使用参数 –use_strict,则REPL将在严格模式下运行。

$ node --use_strict

REPL是Node.js与用户互动的shell,各种基本的shell功能都可以在里面使用,比如使用上下方向键遍历曾经使用过的命令。

特殊变量下划线(_)表示上一个命令的返回结果。

> 1 + 1
2
> _ + 1
3

在REPL中,如果运行一个表达式,会直接在命令行返回结果。如果运行一条语句,就不会有任何输出,因为语句没有返回值。

> x = 1
1
> var x = 1

上面代码的第二条命令,没有显示任何结果。因为这是一条语句,不是表达式,所以没有返回值。

异步操作

Node采用V8引擎处理JavaScript脚本,最大特点就是单线程运行,一次只能运行一个任务。这导致Node大量采用异步操作(asynchronous opertion),即任务不是马上执行,而是插在任务队列的尾部,等到前面的任务运行完后再执行。

由于这种特性,某一个任务的后续操作,往往采用回调函数(callback)的形式进行定义。

var isTrue = function(value, callback) {
  if (value === true) {
    callback(null, "Value was true.");
  }
  else {
    callback(new Error("Value is not true!"));
  }
}

上面代码就把进一步的处理,交给回调函数callback。

Node约定,如果某个函数需要回调函数作为参数,则回调函数是最后一个参数。另外,回调函数本身的第一个参数,约定为上一步传入的错误对象。

var callback = function (error, value) {
  if (error) {
    return console.log(error);
  }
  console.log(value);
}

上面代码中,callback的第一个参数是Error对象,第二个参数才是真正的数据参数。这是因为回调函数主要用于异步操作,当回调函数运行时,前期的操作早结束了,错误的执行栈早就不存在了,传统的错误捕捉机制try…catch对于异步操作行不通,所以只能把错误交给回调函数处理。

try {
  db.User.get(userId, function(err, user) {
    if(err) {
      throw err
    }
    // ...
  })
} catch(e) {
  console.log(Oh no!);
}

上面代码中,db.User.get方法是一个异步操作,等到抛出错误时,可能它所在的try…catch代码块早就运行结束了,这会导致错误无法被捕捉。所以,Node统一规定,一旦异步操作发生错误,就把错误对象传递到回调函数。

如果没有发生错误,回调函数的第一个参数就传入null。这种写法有一个很大的好处,就是说只要判断回调函数的第一个参数,就知道有没有出错,如果不是null,就肯定出错了。另外,这样还可以层层传递错误。

if(err) {
  // 除了放过No Permission错误意外,其他错误传给下一个回调函数
  if(!err.noPermission) {
    return next(err);
  }
}

全局对象和全局变量

Node提供以下几个全局对象,它们是所有模块都可以调用的。

  • global:表示Node所在的全局环境,类似于浏览器的window对象。需要注意的是,如果在浏览器中声明一个全局变量,实际上是声明了一个全局对象的属性,比如var x = 1等同于设置window.x = 1,但是Node不是这样,至少在模块中不是这样(REPL环境的行为与浏览器一致)。在模块文件中,声明var x = 1,该变量不是global对象的属性,global.x等于undefined。这是因为模块的全局变量都是该模块私有的,其他模块无法取到。

  • process:该对象表示Node所处的当前进程,允许开发者与该进程互动。

  • console:指向Node内置的console模块,提供命令行环境中的标准输入、标准输出功能。

Node还提供一些全局函数。

  • setTimeout():用于在指定毫秒之后,运行回调函数。实际的调用间隔,还取决于系统因素。间隔的毫秒数在1毫秒到2,147,483,647毫秒(约24.8天)之间。如果超过这个范围,会被自动改为1毫秒。该方法返回一个整数,代表这个新建定时器的编号。
  • clearTimeout():用于终止一个setTimeout方法新建的定时器。
  • setInterval():用于每隔一定毫秒调用回调函数。由于系统因素,可能无法保证每次调用之间正好间隔指定的毫秒数,但只会多于这个间隔,而不会少于它。指定的毫秒数必须是1到2,147,483,647(大约24.8天)之间的整数,如果超过这个范围,会被自动改为1毫秒。该方法返回一个整数,代表这个新建定时器的编号。
  • clearInterval():终止一个用setInterval方法新建的定时器。
  • require():用于加载模块。
  • Buffer():用于操作二进制数据。

Node提供两个全局变量,都以两个下划线开头。

  • __filename:指向当前运行的脚本文件名。
  • __dirname:指向当前运行的脚本所在的目录。

除此之外,还有一些对象实际上是模块内部的局部变量,指向的对象根据模块不同而不同,但是所有模块都适用,可以看作是伪全局变量,主要为module, module.exports, exports等。

模块化结构

概述

Node.js采用模块化结构,按照CommonJS规范定义和使用模块。模块与文件是一一对应关系,即加载一个模块,实际上就是加载对应的一个模块文件。

require命令用于指定加载模块,加载时可以省略脚本文件的后缀名。

var circle = require('./circle.js');
// 或者
var circle = require('./circle');

require方法的参数是模块文件的名字。它分成两种情况,第一种情况是参数中含有文件路径(比如上例),这时路径是相对于当前脚本所在的目录,第二种情况是参数中不含有文件路径,这时Node到模块的安装目录,去寻找已安装的模块(比如下例)。

var bar = require('bar');

有时候,一个模块本身就是一个目录,目录中包含多个文件。这时候,Node在package.json文件中,寻找main属性所指明的模块入口文件。

{
  "name" : "bar",
  "main" : "./lib/bar.js"
}

上面代码中,模块的启动文件为lib子目录下的bar.js。当使用require('bar')命令加载该模块时,实际上加载的是./node_modules/bar/lib/bar.js文件。下面写法会起到同样效果。


var bar = require('bar/lib/bar.js')

如果模块目录中没有package.json文件,node.js会尝试在模块目录中寻找index.js或index.node文件进行加载。

模块一旦被加载以后,就会被系统缓存。如果第二次还加载该模块,则会返回缓存中的版本,这意味着模块实际上只会执行一次。如果希望模块执行多次,则可以让模块返回一个函数,然后多次调用该函数。

核心模块

如果只是在服务器运行JavaScript代码,用处并不大,因为服务器脚本语言已经有很多种了。Node.js的用处在于,它本身还提供了一系列功能模块,与操作系统互动。这些核心的功能模块,不用安装就可以使用,下面是它们的清单。

  • http:提供HTTP服务器功能。
  • url:解析URL。
  • fs:与文件系统交互。
  • querystring:解析URL的查询字符串。
  • child_process:新建子进程。
  • util:提供一系列实用小工具。
  • path:处理文件路径。
  • crypto:提供加密和解密功能,基本上是对OpenSSL的包装。

上面这些核心模块,源码都在Node的lib子目录中。为了提高运行速度,它们安装时都会被编译成二进制文件。

核心模块总是最优先加载的。如果你自己写了一个HTTP模块,require('http')加载的还是核心模块。

自定义模块

Node模块采用CommonJS规范。只要符合这个规范,就可以自定义模块。

下面是一个最简单的模块,假定新建一个foo.js文件,写入以下内容。

// foo.js

module.exports = function(x) {
    console
        	
        
        

        
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