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Node.js学习

· 12 min read
LIU

1.开始​

Node.js 是一个开源和跨平台的 JavaScript 运行时环境。它几乎是任何类型项目的流行工具

Node.js 应用程序在单个进程中运行，无需为每个请求创建新的线程。Node.js 在其标准库中提供了一组异步的I/O原语，以防止 JavaScript 代码阻塞，通常，Node.js 中的库是使用非阻塞范式编写的

2.非阻塞​

node 核心运行机制，node应用运行在单个进程中，node是单线程的（意思是node中只有一个线程用于处理 javascript），一个进程包含多个线程

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3.事件循环​

在一段代码中，JS代码并不总是按顺序同步执行

不管是在浏览器还是node中，为了不阻塞线程，很多情况下，一些代码是通过回调的方式去异步执行的，异步编程在node中是一种常态。

JS代码的执行顺序被打乱，那么就需要一种机制去协调各个事件的执行顺序，这种机制就是事件循环

异步API分类​

  • 定时器
    • setTimeout
    • setInterval
  • I / O 操作
    • 文件读写
    • 数据库操作
    • 网络请求
    • ...
  • node 独有
    • process.nextTick (特殊)
    • setImmediate

事件循环内部初始化了三个任务队列​

  1. Timer 队列
    • setTimeout
    • setInterval
  2. Poll 队列
    • 文件读写
    • 数据库操作
    • 网络请求
    • ...
  3. Check 队列
    • setImmediate

以下代码，I / O 操作回调在 Poll 阶段被执行，setTimout 进入 Timer 队列，setImmediate 进入 Check 队列，此时事件循环处于 Poll 阶段，然后它会接着向下执行，调用 Check 队列里边的回调函数，然后再调用 Timer 队列里的回调，这样 setImmediate 总会被优先调用

fs.readFile(filename,()=>{
    setTimout(()=>{
    console.log('timeout');
  },0)
  setImmediate(()=>{
    console.log('setImmediate')
  })
})

process.nextTick​

不属于事件循环的一部分，在异步模块里面有 nextTick 队列，这个队列的优先级比事件循环更高

Node 事件循环中 从 Timer 到 Check 运行一周，称为一个 Tick

process.nextTick 的作用就是将包裹的函数插入到每个 Tick 的头部，这样 nextTick 总会在先于下个 Tick 运行之前执行

nextTick 的执行 会在同步代码之后，事件循环之前

微任务​

Promise 回调，在 nextTick 下面，事件循环前面

参考图​

事件循环到 Poll 阶段会做判断，如果 Timer 和 Check 队列都为空，事件循环会在这里阻塞

而如果此时 Check 队列有一个回调需要执行，所以事件循环会继续执行，将 Check 队列里的回调推入到调用栈当中，然后回到 Poll 阶段继续等待

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同步代码 -> nextTick -> 微任务 -> 事件循环

4.异常处理​

node 应用程序运行在一个单进程，单线程环境当中，这就意味着只要出现一个错误，整个服务器都会崩溃

同步代码​

使用 try...catch

异步代码​

  • promise 使用 .catch
  • async / await 使用 try...catch

程序中所有未被捕获的异常​

process.on('uncaughtException') （兜底方案，实用性较差）

5.异步编程与流程控制​

在 node 中，异步编程是一种常态

在 node 中 所有回调函数都遵循 错误优先 的风格

三个阶段：回调函数 -> promise -> async / await

6.npm​

生产依赖​

dependencies：npm install

开发依赖​

devDependencies：npm install - -save -dev

常用指令​

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7.模块系统​

因为历史原因，node目前是同时存在两套模块系统

一个是 commonJS ，它是 node 默认使用的模块系统，目前大部分的 node 项目使用的都是 commonJS 规范

另一个是 ES module ，这是由官方定义的模块规范

commonJS 规范​

  1. 每个 js 文件都是一个独立的模块，每个模块都有一个 module 对象用来记录模块的信息
  2. 通过 module.exports 或者 exports 可以导出模块
  3. 通过 require() 函数可以导入模块
// 不是全局变量，它只存在于当前模块的作用域，每个模块访问的并不是同一个 model 对象
console.log(model)
// 当前模块的绝对路径
console.log(filename)
// 当前模块所在的目录
console.log(dirname)

const str ="我是a文件的字符串"
const foo = () => {console. log ("我是a文件的函数")}

// 导出
module.exports = {
  str,
  foo
}
// 或者, 不能混用，否则 module.exports 会覆盖 exports
exports.str = str;
exports.foo = foo;

console.log(module.exports === exports) // true

// 导入
const {str,foo}= require("./a.js")

核心模块和第三方模块可以直接使用模块名进行加载，而我们自己实现的自定义模块必须传入具体的模块路径

  • 核心模块：核心模块随着node一起安装，不需要额外的安装，可以直接引用
  • 第三方模块：需要npm安装的模块，安装位置是node_modules
  • 自定义模块：我们自己定义的模块，引用是需要写路径

ES module 规范​

  1. 使用 export 导出模块
  2. 使用 import 导入模块
  3. 配置package.json的type字段，启用 ES module

区别​

  • commonJS: 运行时加载
    • 嵌套关系：父 -> 子 -> 父
  • ES module: 编译时加载
    • 而 ES model 会在编译阶段将模块依赖解析成一个 有向图：子 -> 父
  • 在 ESmodule 中 ，没有 _filename 和 dirname
  1. 在 commonJS 中, this指向当前模块,在ESmodule中,this指向undefined
  2. 在 ESmodule 中，引入模块需要传递完整的扩展名，而在 commonJS 的 require 函数可以省略
  3. ESmodule 默认运行在严格模式下

V8 引擎在执行一个脚本文件的时候，分为两个阶段

第一个阶段叫做预编译阶段，在这个阶段 js 引警会扫描整个脚本为变量分配内存空间，确定作用域链等等

第二个阶段才是代码的执行阶段

所谓运行时加载指的是 common js 的模块是在代码的执行阶段加载进来的

而 ES model是在预编译阶段加载进来的

也就是说 ES model 比 common js 更早地进行了加载

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8.buffer​

buffer 二进制数据的缓存区

JavaScript 语言自身只有字符串数据类型，没有二进制数据类型。

但在处理像 TCP 流、文件流、视频图片时，必须使用到二进制数据。因此在 Node.js 中，定义了一个 Buffer 类，该类用来创建一个专门存放二进制数据的缓存区。

Buffer 类似于一个整数数组，但它对应于 V8 堆内存之外的一块原始内存。

9.stream 流​

stream 流 是node的一个核心模块，也是一种编程模式

客观上说，我们在 node 开发中一般不会直接使用 stream 这个模块，这个模块更接近底层

我们平时使用的都是对stream的二次封装，比如 http 模块里的 req 和 res 其实都是流对象

还有在 fs 模块，我们可以使用 createReadStream 和 createReadStream 方法把文件转化为流对象

还有 sleep 模块和 crypto 模块，这是对转化流的典型应用

stream 主要的应用场景就是 io 操作，像网络请求、文件处理都属于 io 操作，它的作用就是用来处理端到端的数据交换的

在 node 中对数据的处理比较传统的模式是使用缓冲，在这种模式下，程序要把需要处理的资源从磁盘全部加载到内存缓存区

10.事件模式​

Events 事件，这个模块也属于 node 的一个基础模块，很多其他模块都继承了 event 模块的 EventEmitter

比如上节的 stream 就是一个 EventEmitter 的实例

它的作用主要是在 node 环境中，提供一种函数调用的模式，这种模式属于观察者模式

在这种模式下，我们可以给事件注册一个或者多个监听器，当事件发生的时候，这些监听器就会执行 EventEmitter 几个核心 api 方法

EventEmitter​

  • on：用于注册监听器
  • once：注册一次性监听器
  • emit：触发事件，同步地调用监听器
    • 有多个（on方法）监听器，emit 方法会同步的调用数组里的每一个监听器，所以监听器的注册顺序就是它的执行顺序
  • removeListener 方法，移除某个事件的监听器

事件模式 VS 回调模式​

  • 当接口要支持多个事件的时候,最好使用事件模式，回调模式通常只处理单个事件
  • 在语义上，事件模式关注的是某个操作是否发生了，回调模式关注的是某个操作是否成功了