如何正确学习Node

0 ：Node.js简介

现在，越来越多的科技公司和开发者开始使用 Node.js 开发各种应用。Node.js除了能够辅助大前端开发外，还可以编写Web应用，封装Api，组装RPC服务等，甚至是开发VSCode编辑器一样的PC客户端。和其它技术相比， Node.js 简单易学，性能好、部署容易，能够轻松处理高并发场景下的大量服务器请求。Node.js 周边的生态也非常强大，NPM（Node包管理）上有超过60万个模块，日下超过载量3亿次。但编写 Node.js 代码对新人和其它语言背景的开发者来说，不是一件容易的事，在入门之前需要弄懂不少复杂的概念。

a）Node.js简介

• 优点： Node.js 不是一门语言也不是框架，它只是基于 Google V8 引擎的 JavaScript 运行时环境，同时结合 Libuv 扩展了 JavaScript 功能，使之支持 io、fs 等只有语言才有的特性，使得 JavaScript 能够同时具有 DOM 操作(浏览器)和 I/O、文件读写、操作数据库(服务器端)等能力，是目前最简单的全栈式语言。

早在2007年，Jeff Atwood 就提出了著名的 Atwood定律

任何能够用 JavaScript 实现的应用系统，最终都必将用 JavaScript 实现

• 缺点：

当然了，Node.js 也有一些缺点。Node.js 经常被人们吐槽的一点就是：回调太多难于控制（俗称回调地狱）和 CPU 密集任务处理的不是很好。但是，目前异步流程技术已经取得了非常不错的进步，从Callback、Promise 到 Async函数，可以轻松的满足所有开发需求。至于 CPU 密集任务处理并非不可解，方案有很多，比如通过系统底层语言 Rust 来扩展 Node.js，但这样会比较麻烦。笔者坚信在合适的场景使用合适的东西，尤其是在微服务架构下，一切都是服务，可以做到语言无关。如果大家想使 JavaScript 做 CPU 密集任务，推荐 Node.js 的兄弟项目 fibjs，基于纤程(fiber，可以简单理解为更轻量级的线程)，效率非常高，兼容npm，同时没有异步回调烦恼。 b）什么是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 应用，不是语言（JavaScript 是语言），不是像 Rails(Ruby)、 Laravel(PHP) 或 Django(Python) 一样的框架，也不是像 Nginx 一样的 Web 服务器。Node.js 是 JavaScript 运行时环境
• 构建在 Chrome's V8 这个著名的 JavaScript 引擎之上，Chrome V8 引擎以 C/C++ 为主，相当于使用JavaScript 写法，转成 C/C++ 调用，大大的降低了学习成本
• 事件驱动（event-driven），非阻塞 I/O 模型（non-blocking I/O model），简单点讲就是每个函数都是异步的，最后由 Libuv 这个 C/C++ 编写的事件循环处理库来处理这些 I/O 操作，隐藏了非阻塞 I/O 的具体细节，简化并发编程模型，让你可以轻松的编写高性能的Web应用，所以它是轻量（lightweight）且高效（efficient）的
• 使用 npm 作为包管理器，目前 npm 是开源库里包管理最大的生态，功能强大，截止到2017年12月，模块数量超过 60 万+
• 应用： 大多数人都认为 Node.js 只能写网站后台或者前端工具，这其实是不全面的，Node.js的目标是让并发编程更简单，主要应用在以网络编程为主的 I/O 密集型应用。它是开源的，跨平台，并且高效（尤其是I/O处理），包括IBM、Microsoft、Yahoo、SAP、PayPal、沃尔玛及GoDaddy都是 Node.js 的用户。

c）基本原理

下面是一张 Node.js 早期的架构图，来自 Node.js 之父 Ryan Dahl 的演讲稿，在今天依然不过时，它简要的介绍了 Node.js 是基于 Chrome V8引擎构建的，由事件循环（Event Loop）分发 I/O 任务，最终工作线程（Work Thread）将任务丢到线程池（Thread Pool）里去执行，而事件循环只要等待执行结果就可以了。

核心概念

• Chrome V8 是 Google 发布的开源 JavaScript 引擎，采用 C/C++ 编写，在 Google 的 Chrome 浏览器中被使用。Chrome V8 引擎可以独立运行，也可以用来嵌入到 C/C++ 应用程序中执行。
• Event Loop 事件循环（由 libuv 提供）
• Thread Pool 线程池（由 libuv 提供）

梳理一下

• Chrome V8 是 JavaScript 引擎
• Node.js 内置 Chrome V8 引擎，所以它使用的 JavaScript 语法
• JavaScript 语言的一大特点就是单线程，也就是说，同一个时间只能做一件事
• 单线程就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。
• 如果排队是因为计算量大，CPU 忙不过来，倒也算了，但是很多时候 CPU 是闲着的，因为 I/O 很慢，不得不等着结果出来，再往下执行
• CPU 完全可以不管 I/O 设备，挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务
• 将等待中的 I/O 任务放到 Event Loop 里
• 由 Event Loop 将 I/O 任务放到线程池里
• 只要有资源，就尽力执行
• Chrome V8 解释并执行 JavaScript 代码（这就是为什么浏览器能执行 JavaScript 原因）
• libuv 由事件循环和线程池组成，负责所有 I/O 任务的分发与执行

1. 前言：学习 Node.js 的三个境界

• 打日志：console.log
• 断点调试：断点调试：node debugger 或node inspector 或vscode
• 测试驱动开发（tdd | bdd）

2. 准备与学习：

基础学习

1）js语法必须会

1. js基本语法，都是c语系的，有其他语言背景学习起来相对更简单
2. 常见用法，比如正则，比如数据结构，尤其是数组的几种用法。比如bind/call/apply等等
3. 面向对象写法。js是基于对象的，所以它的oo写起来非常诡异。参见红皮书JavaScript高级编程，很多框架都是自己实现oo基础框架，比如ext-core等。

2）个人学习和技术选型都要循序渐进

1. 先能写，采用面向过程写法，简单理解就是定义一堆function，然后调用，非常简单
2. 然后再追求更好的写法，可以面向对象。对于规模化的编程来说，oo是有它的优势的，一般java、c#，ruby这些语言里都有面向对象，所以后端更习惯，但对于语言经验不那么强的前端来说算高级技巧。
3. 等oo玩腻了，可以有更好的追求：函数式编程，无论编程思维，还是用法上都对已有的编程思维是个挑战。我很喜欢函数式，但不太会在团队里使用，毕竟oo阶段还没完全掌握，风险会比较大。但如果团队水平都非常高了，团队稳定是可以用的。

可以看出我的思路，先能写，然后再追求更好的写法，比如面向对象。等团队水平到一定程度了，并且稳定的时候，可以考虑更加极致的函数式写法。

3）各种高级的JavaScript友好语言

JavaScript友好语言指的是能够使用其他语法实现，但最终编译成js的语言。自从Node.js出现后，这种黑科技层出不穷。比如比较有名的coffee、typescript、babel（es）等。

CoffeeScript虽然也是JavaScript友好语言，但其语法借鉴ruby，崇尚极简，对于类型和OO机制上还是偏弱，而且这么多年也没发展起来，仍然是比较小众的活着。未来比例会越来越少的。

显然TypeScript会越来越好，TypeScript 的强大之处是要用过才知道的。

• 1）规模化编程，像Java那种，静态类型，面向对象，前端只有TypeScript能做到
• 2）亲爹是微软安德斯·海尔斯伯格，不知道此人的请看borland传奇去
• 3）开源，未来很好
• 4）组合拳：TypeScript + VSCode = 神器

当下前端发展速度极快，以指数级的曲线增长。以前可能1年都不一定有一项新技术，现在可能每个月都有。大前端，Node全栈，架构演进等等都在快速变化。可以说，前端越复杂，有越多的不确定性，TypeScript的机会就越大。 4）再论面向对象

面向对象想用好也不容易的，而且js里有各种实现，真是让人眼花缭乱。

• 基于原型的写法，纵观JavaScript高级编程，就是翻来覆去的讲这个，这个很基础，但不好是很好用。可以不用，但不可以不会。
• 自己写面向对象机制是最好的，但不是每个人都有这个能力的。好在es6规范出了更好一点的面向对象，通过class、extends、super关键字来定义类，已经明显好很多了，虽然还很弱，但起码勉强能用起来了。从面向过程走过来的同学，推荐这种写法，简单易用。但要注意面向对象要有面向对象的写法，要理解抽象，继承，封装，多态4个基本特征。如果想用好，你甚至还需要看一些设计模式相关的书。好在有《JavaScript设计模式》一书。Koa2里已经在用这种写法了。
• js是脚本语言，解释即可执行。所以它的最大缺点是没有类型系统，这在规模化编程里是非常危险的，一个函数，传参就能玩死人。于是现在流行使用flow和typescript来做类型校验。flow只是工具，比较轻量级。而typescript是es6超级，给es6补充了类型系统和更完善的面向对象机制，所以大部分人都会对ts有好感，很有可能是未来的趋势。

Node.js应用场景

《Node.js in action》一书里说，Node.js 所针对的应用程序有一个专门的简称：DIRT。它表示数据密集型实时（data-intensive real-time）程序。因为 Node.js 自身在 I/O 上非常轻量，它善于将数据从一个管道混排或代理到另一个管道上，这能在处理大量请求时持有很多开放的连接，并且只占用一小部分内存。它的设计目标是保证响应能力，跟浏览器一样。

这话不假，但在今天来看，DIRT 还是范围小了。其实 DIRT 本质上说的 I/O 处理的都算，但随着大前端的发展，Node.js 已经不再只是 I/O 处理相关，而是更加的“Node”！

• 1）跨平台：覆盖你能想到的面向用户的所有平台，传统的PC Web端，以及PC客户端 nw.js/electron 、移动端 cordova、HTML5、react-native、weex，硬件 ruff.io 等
• 2）Web应用开发：网站、Api、RPC服务等
• 3）前端：三大框架 React \ Vue \ Angular 辅助开发，以及工程化演进过程（使用Gulp /Webpack 构建 Web 开发工具）
• 4）工具：npm上各种工具模块，包括各种前端预编译、构建工具 Grunt / Gulp、脚手架，命令行工具，各种奇技淫巧等

Node.js 应用场景非常丰富，比如 Node.js 可以开发操作系统，但一般我都不讲的，就算说了也没多大意义，难道大家真的会用吗？一般，我习惯将 Node.js 应用场景氛围7个部分。

1）初衷，server端，不想成了前端开发的基础设施 2）命令行辅助工具，甚至可以是运维 3）移动端：cordova，pc端：nw.js和electron 4）组件化，构建，代理 5）架构，前后端分离、api proxy 6）性能优化、反爬虫与爬虫 7) 全栈最便捷之路

Node核心：异步流程控制

Node.js是为异步而生的，它自己把复杂的事儿做了（高并发，低延时），交给用户的只是有点难用的Callback写法。也正是坦诚的将异步回调暴露出来，才有更好的流程控制方面的演进。也正是这些演进，让Node.js从DIRT（数据敏感实时应用）扩展到更多的应用场景，今天的Node.js已经不只是能写后端的JavaScript，已经涵盖了所有涉及到开发的各个方面，而Node全栈更是热门种的热门。

直面问题才能有更好的解决方式，Node.js的异步是整个学习Node.js过程中重中之重。

• 1. 异步流程控制学习重点
• 2）Api写法：Error-first Callback 和 EventEmitter
• 3）中流砥柱：Promise
• 4）终极解决方案：Async/Await

1. 异步流程控制学习重点

我整理了一张图，更直观一些。从09年到现在，8年多的时间里，整个Node.js社区做了大量尝试，其中曲折足足够写一本书的了。大家先简单了解一下。

• 红色代表Promise，是使用最多的，无论async还是generator都可用
• 蓝色是Generator，过度货
• 绿色是Async函数，趋势

结论：Promise是必须会的，那你为什么不顺势而为呢？

推荐：使用Async函数 + Promise组合，如下图所示。

结论

1. Node.js SDK里callback写法必须会的。
2. Node.js学习重点: Async函数与Promise
   1. 中流砥柱：Promise
   2. 终极解决方案：Async/Await

2）Api写法：Error-first Callback 和 EventEmitter a）Error-first Callback 定义错误优先的回调写法只需要注意2条规则即可：

• 回调函数的第一个参数返回的error对象，如果error发生了，它会作为第一个err参数返回，如果没有，一般做法是返回null。
• 回调函数的第二个参数返回的是任何成功响应的结果数据。如果结果正常，没有error发生，err会被设置为null，并在第二个参数就出返回成功结果数据。

下面让我们看一下调用函数示例，Node.js 文档里最常采用下面这样的回调方式：

function(err, res) {
  // process the error and result
}
复制代码

这里的 callback 指的是带有2个参数的函数："err"和 "res"。语义上讲，非空的“err”相当于程序异常；而空的“err”相当于可以正常返回结果“res”，无任何异常。 b）EventEmitter

事件模块是 Node.js 内置的对观察者模式“发布/订阅”（publish/subscribe）的实现，通过EventEmitter属性，提供了一个构造函数。该构造函数的实例具有 on 方法，可以用来监听指定事件，并触发回调函数。任意对象都可以发布指定事件，被 EventEmitter 实例的 on 方法监听到。

在node 6之后，可以直接使用require('events')类

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');
复制代码

和jquery、vue里的Event是非常类似的。而且前端自己也有EventEmitter。 c）如何更好的查Node.js文档

API是应用程序接口Application Programming Interface的简称。从Node.js异步原理，我们可以知道，核心在于 Node.js SDK 中API调用，然后交由EventLoop（Libuv）去执行，所以我们一定要熟悉Node.js的API操作。

Node.js的API都是异步的，同步的函数是奢求，要查API文档，在高并发场景下慎用。

笔者推荐使用 Dash 或 Zeal 查看离线文档，经常查看离线文档，对Api理解会深入很多，比IDE辅助要好，可以有效避免离开IDE就不会写代码的窘境。 3）中流砥柱：Promise 回调地狱

Node.js 因为采用了错误优先的回调风格写法，导致sdk里导出都是回调函数。如果组合调用的话，就会特别痛苦，经常会出现回调里嵌套回调的问题，大家都非常厌烦这种写法，称之为Callback Hell，即回调地狱。一个经典的例子来自著名的Promise模块q文档里。

step1(function (value1) {
    step2(value1, function(value2) {
        step3(value2, function(value3) {
            step4(value3, function(value4) {
                // Do something with value4
            });
        });
    });
});
复制代码

这里只是做4步，嵌套了4层回调，如果更多步骤呢？很多新手浅尝辄止，到这儿就望而却步，粉转黑。这明显不够成熟，最起码你要看看它的应对解决方案吧！ Node.js 约定所有Api都采用错误优先的回调方式，这部分场景都是大家直接调用接口，无太多变化。而Promise是对回调地狱的思考，或者说是改良方案。目前使用非常普遍，可以说是在async函数普及之前唯一一个通用性规范，甚至 Node.js 社区都在考虑 Promise 化，可见其影响之大。

Promise最早也是在commonjs社区提出来的，当时提出了很多规范。比较接受的是promise/A规范。后来人们在这个基础上，提出了promise/A+规范，也就是实际上现在的业内推行的规范。ES6 也是采用的这种规范。 Promise意味着[许愿|承诺]一个还没有完成的操作，但在未来会完成的。与Promise最主要的交互方法是通过将函数传入它的then方法从而获取得Promise最终的值或Promise最终最拒绝（reject）的原因。要点有三个：

• 递归，每个异步操作返回的都是promise对象

• 状态机：三种状态转换，只在promise对象内部可以控制，外部不能改变状态

• 全局异常处理 Async函数要点如下：

• Async函数语义上非常好

• Async不需要执行器，它本身具备执行能力，不像Generator需要co模块

• Async函数的异常处理采用try/catch和Promise的错误处理，非常强大

• Await接Promise，Promise自身就足够应对所有流程了，包括async函数没有纯并行处理机制，也可以采用Promise里的all和race来补齐

• Await释放Promise的组合能力，外加co和Promise的then，几乎没有不支持的场景

综上所述

• Async函数是趋势，如果Chrome 52. v8 5.1已经支持Async函数(https://github.com/nodejs/CTC/issues/7)了，Node.js支持还会远么？
• Async和Generator函数里都支持promise，所以promise是必须会的。
• Generator和yield异常强大，不过不会成为主流，所以学会基本用法和promise就好了，没必要所有的都必须会。
• co作为Generator执行器是不错的，它更好的是当做Promise 包装器，通过Generator支持yieldable，最后返回Promise，是不是有点无耻？
• 1. 异步流程控制学习重点
• 2）Api写法：Error-first Callback 和 EventEmitter
• 3）中流砥柱：Promise
• 4）终极解决方案：Async/Await

Web编程要点

一般，后端开发指的是 Web 应用开发中和视图渲染无关的部分，主要是和数据库交互为主的重业务型逻辑处理。但现在架构升级后，Node.js 承担了前后端分离重任之后，有了更多玩法。从带视图的传统Web应用和面向Api接口应用，到通过 RPC 调用封装对数据库的操作，到提供前端 Api 代理和网关，服务组装等，统称为后端开发，不再是以往只有和数据库打交道的部分才算后端。这样，就可以让前端工程师对开发过程可控，更好的进行调优和性能优化。 对 Node.js 来说，一直没有在后端取得其合理的占有率，原因是多方面的，暂列几条。

• 1）利益分配，已有实现大多是Java或者其他语言，基本是没法撼动的，重写的成本是巨大的，另外，如果用Node写了，那么那些写Java的人怎么办？抢人饭碗，这是要拼命的。
• 2）Node相对年轻，大家对Node的理解不够，回调和异步流程控制略麻烦，很多架构师都不愿意花时间去学习。尽管在Web应用部分处理起来非常简单高效，但在遇到问题时并不容易排查定位，对开发者水平要求略高。
• 3）开发者技能单一，很多是从前端转过来的，对数据库，架构方面知识欠缺，对系统设计也知之不多，这是很危险的，有种麻杆打狼两头害怕的感觉。
• 4）Node在科普、培训、布道等方面做的并不好，国外使用的非常多，国内却很少人知道，不如某些语言做得好。

尽管如此，Node.js 还是尽人皆知，卷入各种是非风口，也算是在大前端浪潮中大红大紫。原因它的定位非常明确，补足以 JavaScript 为核心的全栈体系中服务器部分。开发也是人，能够同时掌握并精通多门语言的人毕竟不多，而且程序员的美德是“懒”，能使用 JavaScript 一门语言完成所有事儿，为什么要学更多呢？ 我们可以根据框架的特性进行分类

框架名称	特性	点评
Express	简单、实用，路由中间件等五脏俱全	最著名的Web框架
Derby.js && Meteor	同构	前后端都放到一起，模糊了开发便捷，看上去更简单，实际上上对开发来说要求更高
Sails、Total	面向其他语言，Ruby、PHP等	借鉴业界优秀实现，也是 Node.js 成熟的一个标志
MEAN.js	面向架构	类似于脚手架，又期望同构，结果只是蹭了热点
Hapi和Restfy	面向Api && 微服务	移动互联网时代Api的作用被放大，故而独立分类。尤其是对于微服务开发更是利器
ThinkJS	面向新特性	借鉴ThinkPHP，并慢慢走出自己的一条路，对于Async函数等新特性支持，无出其右，新版v3.0是基于Koa v2.0的作为内核的
Koa	专注于异步流程改进	下一代Web框架
Egg	基于Koa，在开发上有极大便利	企业级Web开发框架

对于框架选型

• 业务场景、特点，不必为了什么而什么，避免本末倒置
• 自身团队能力、喜好，有时候技术选型决定团队氛围的，需要平衡激进与稳定
• 出现问题的时候，有人能够做到源码级定制。Node.js 已经有8年历史，但模块完善程度良莠不齐，如果不慎踩到一个坑里，需要团队在无外力的情况能够搞定，否则会影响进度

Tips：个人学习求新，企业架构求稳，无非喜好与场景而已 Web编程核心

• 异步流程控制（前面讲过了）

• 基本框架 Koa或Express，新手推荐Express，毕竟资料多，上手更容易。如果有一定经验，推荐Koa，其实这些都是为了了解Web编程原理，尤其是中间件机制理解。

• 数据库 mongodb或mysql都行，mongoose和Sequelize、bookshelf，TypeOrm等都非常不错。对于事物，不是Node.js的锅，是你选的数据库的问题。另外一些偏门，想node连sqlserver等估计还不成熟，我是不会这样用的。

• 模板引擎， ejs，jade，nunjucks。理解原理最好。尤其是extend，include等高级用法，理解布局，复用的好处。其实前后端思路都是一样的。

• Node 的书几乎都过时了，我该买哪本？

• Node 用途那么多，我该从哪里学起？

• Node Web 框架那么多，我该怎么选？