Node.js开发指南_读书笔记

nodejs开发指南

Node.js简介

1. 简介：Node.js是一个为实时Web应用开发而诞生的平台，从诞生之初就充分考虑了实时响应、超大规模数据要求下架构的扩展性。

2. 特点：单线程、异步式I/O、事件驱动式的程序设计模型

3. 部分实现遵循了CommomJS规范

4. Node.js能做什么：

   • 具有复杂逻辑的网站
   • 基于社交网络的大规模Web应用
   • Web Socket服务器
   • TCP/UDP套接字应用程序
   • 命令行工具
   • 交互式终端程序
   • 带有图形用户界面的本地应用程序
   • 单元测试工具
   • 客户端JavaScript编译器

5. 最大的特点就是采用异步式I/O与事件驱动的架构设计，使用单线程模型，对于所有I/O都采用异步式的请求方式，避免了频繁的上下文切换

6. 采用回调函数等待结果返回

7. Node.js的异步机制是基于事件的

8. 弊端：

   • 不符合开发者的常规线性思路，往往需要把一个完整的逻辑拆分为一个个事件，增加了开发和调试难度

9. 阻塞：线程在执行过程中如果遇到磁盘读写或者网络通信(统称I/O操作)，通常要耗费较长的事件，这时操作系统会剥夺这个线程的CPU控制权，使其暂停执行，同时将资源让给其他的工作线程，这种线程调度方式成为阻塞

10. 单线程事件驱动的异步式I/O比传统的多线程阻塞式I/O好在少了多线程的开销

同步式I/O(阻塞式)	异步式I/O(非阻塞式)
利用多线程提供吞吐量	单线程即可实现高吞吐量
通过事件片分割和线程调度利用多核CPU	通过功能划分利用多核CPU
需要由操作系统调度多线程使用多核CPU	可以将单进程绑定到单核CPU
难以充分利用CPU资源	可以充分利用CPU资源
内存轨迹大，数据局部性弱	内存轨迹小，数据局部性强
符合线性的编程思维	不符合传统编程思维

11. Node.js不鼓励使用同步I/O

12. Node.js程序由事件循环开始，到时间循环结束，所有的逻辑都是事件的回调函数

13. 模块(Module)和包(Package)是Node.js最重要的支柱

14. 模块是Node.js应用程序的基本组成部分，文件和模块是一一对应的，一个Node.js文件就是一个模块

15. 包是在模块基础上更深一步的抽象

16. 他将某个独立的功能封装起来，用于发布、更新、依赖管理和版本控制

17. 包应该具备以下特征：

    • package.json必须在包的顶层目录下
    • 二进制文件应该在bin目录下
    • Javascript代码应该在lib目录下
    • 文档应该在doc目录下
    • 单元测试应该在test目录下

18. package.json字段：

    • name : 包的名称，必须是唯一的，由小写英文字母、数字和下划线组成，不能包含空格
    • description : 包的简要说明
    • version : 符合语义化版本识别规范的版本字符串
    • keywords : 关键字数组，通常用于搜索
    • maintainers : 维护者数组，每个元素要包含name、email(可选)、web(可选)字段
    • contributors : 贡献者数组，格式与maintainers 相同。包的作者应该是贡献者数组的第一个元素
    • bugs : 提交bug的地址，可以是网址或者电子邮件地址
    • licenses : 许可证数组，每个元素要包含type(许可证名称)和url(连接到许可证文本的地址)
    • repositories : 仓库托管地址数组，每个元素要包含type(仓库的类型，如git)、url(仓库的地址)和path(相对于仓库的路径，可选)字段
    • dependencies : 包的依赖，一个关联数组，由包名称和版本号组成

Node.js 核心模块

• 全局对象
• 常用工具
• 事件机制
• 文件访问系统
• HTTP服务器与客户端

1. 全局对象(global) : 它及所有属性都可以在程序的任何地方访问

2. 全局变量 :

   • 在最外层定义的变量

   • 全局对象的属性

   • 隐式定义的变量(未定义直接赋值的变量)

     tips :

   • 永远使用var定义变量以避免引入全局变量，因为全局变量会污染命名空间，提高代码的耦合风险

   1. process : 用于描述当前Node.js进程状态的对象，提供了一个与操作系统的简单接口*
      • process.argv : 命令行参数数组
      • process.stdout : 标准输出流
      • process.stdin : 标准输入流
      • process.nextTick(callback) : 为事件循环设置一项任务
   2. console : 用于提供控制台标准输出

3. util : 提供常用函数的集合

   • util.inherits(constructor, superConstructor) : 一个思想对象间原型继承的函数
   • util.inspect(object, [showHidden], [depth], [colors]) : 一个将任意对象转换为字符串的方法，通常用于调试和错误输出

4. events : 事件驱动

   1. events.EventEmitter : 事件发射与事件监听器功能的封装
      • EventEmitter.on(event, listener) : 为指定事件注册一个监听器，接受一个字符串event和一个回调函数listener
      • EventEmitter.emit(event, [arg1], [arg2], [...]) : 发射event事件，传递若干可选参数到事件监听器的参数表
      • EventEmitter.once(event, listener) : 为指定事件注册一个单次监听器，即监听器最多只会触发一次，触发后立刻接触该监听器
      • EventEmitter.removeListener(event, listener) : 移除指定事件的某个监听器，listener必须是该事件已经注册过的监听器
   2. error事件
   3. 继承EventEmitter : 大多数时候我们不会直接使用EventEmitter，而是在对象中继承它。包括fs、net、http

5. 文件系统fs

   1. fs.readFile(filename, [encoding], [callback(err, data)])
   2. fs.readFileSync(filename, [encoding])
   3. fs.open(path, flags, [mode], [callback(err, fd)])
   4. fs.read(fd, buffer, offset, length, position, [callback(err, bytesRead, buffer)])
      • 一般来说，除非必要，否则不要使用这种方式读取文件

6. HTTP服务器与客户端

   • Node.js标准库提供了http模块，其中封装了一个高效的HTTP服务器和一个简易的HTTP客户端

   1. http.Server是http模块中的HTTP服务器对象

   2. http.Server的事件

      • request : 当客户端请求到来时，该事件触发，提供两个参数req和res，分别是http.ServerRequest和http.ServerResponse的实例，表示请求和响应信息
      • connection : 当TCP连接建立时，该事件被触发，提供一个参数socket，为net.Socket的实例
      • close : 当服务器关闭时，该事件被触发

   3. http.ServerRequest : HTTP请求的信息

      • data : 当请求体数据到来时，该事件被触发。该事件提供一个参数chunk，表示接收到的数据
      • end : 当请求体数据传输完成时，该事件被触发，伺候不会再有数据到来
      • close : 用户当前请求结束时，该事件被触发

   4. http.ServerResponse : 返回给客户端的信息

      • response.writeHead(statusCode, [headers]) : 向请求的客户端发送响应头
      • respinse.write(data, [encoding]) : 向请求的客户端发送响应内容
      • response.end([data], [encoding]) : 响应结束，告知客户端所有发送已经完成

   5. HTTP客户端

      • http模块提供了http.request和http.get，作为客户端向HTTP服务器发起请求

      1. http.request(options, callback)，options :

         • host : 请求网站的域名或IP地址
         • port : 请求网站的端口，默认80
         • method : 请求方法，默认GET
         • path : 请求的相对于根的路径，默认'/'
         • headers : 一个关联数组对象，为请求头的内容

      2. http.get(options, callback) : 简化便方法处理GET请求

      3. http.ClientRequest : 由http.request和http.get返回产生的对象，表示一个已经产生且正在进行中的HTTP请求

      4. http.ClientResponse : 提供了三个事件data、end和close

         ClientResponse的属性

         名称	含义
         statusCode	HTTP状态码，如200/404/500
         httpVersion	HTTP协议版本，通常是1.0或1.1
         headers	HTTP请求头
         trailers	HTTP请求尾

      5. response.setEncoding([encoding]) : 设置默认的编码，当data事件被触发时，数据将会以encoding编码，默认值null

      6. response.pause() : 暂停接收数据和发送事件。方便实现下载功能

      7. response.resume() : 从暂停的状态中恢复

Node.js 开发

1. Web开发架构对比

   特性	模板为中心架构	MVC架构
   页面产生方式	执行并替换标签中的语句	由模板引擎生成HTML页面
   路径解析	对应到文件系统	由控制器定义
   数据访问	通过SQL语句查询或访问文件系统	对象关系模型
   架构中心	脚本语言是静态HTTP服务器的扩展	静态HTTP服务器是脚本语言的补充
   适用范围	小规模网站	大规模网站
   学习难度	容易	较难

2. REST : 表征状态转移，他是一种基于HTTP协议的网络应用的接口风格，充分利用HTTP的方法实现统一风格接口的服务

   • GET : 请求获取指定资源（常用，获取）
   • HEAD : 请求指定资源的响应头
   • POST : 向指定资源提交数据（常用，新增）
   • PUT : 请求服务器存储一个资源（常用，更新）
   • DELETE : 请求服务器删除指定资源（常用，删除）
   • TRACE : 回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断
   • CONNECT : HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器
   • OPTIONS : 返回服务器支持的HTTP请求方法

3. 幂等 : 重复请求多次与一次请求的效果是一样的

   请求方式	安全	幂等
   GET	是	是
   POST	否	否
   PUT	否	是
   DELETE	否	是

   • 安全 : 指没有附作用，即请求不会对资源产生变动，连续多次访问所获得的结果不受访问者影响

4. 当你访问任何被上面两条同样的规则匹配到的路径时，会发现请求总是被前一条路由规则捕获，后面的规则会被忽略，Express提供了路由控制权转移的方法，即回调函数的第三个参数next

5. 模板引擎 : 一个从页面模板根据一定的规则生成HTML的工具

   问题 :

   • 页面功能逻辑与页面布局样式耦合，网站规模变大以后逐渐难以维护
   • 语法复杂，对于非技术的网页设计者来说门槛较高，难以学习
   • 功能过于全面，页面设计者可以在页面上编程，不利于功能划分，也使模板解析效率降低

Node.js 进阶

• 模块加载机制
• 异步编程模式下的控制流
• Node.js 应用部署
• Node.js 的一些劣势

1. Node.js的模块可以分为两大类 : 核心模块（fs、http、net、vm等），文件模块（JS代码、JSON等）
2. Node.js不会被重复加载，这是因为Node.js通过文件名缓存所有加载过得文件模块
3. Node.js应用部署缺陷 :
   • 不支持故障恢复
   • 没有日志
   • 无法利用多核提高性能
   • 独占端口
   • 需要手动启动
4. Node.js不适合做什么 :
   • 计算密集型程序
   • 单用户多任务型应用
   • 逻辑十分复杂的事务
   • Unicode与国际化