node.js基础学习

什么是node?

简单来说，node是JS的一种运行环境。在此之前，我们都知道JS可以在浏览器中运行，可以为网页添加各种交互，因此，浏览器也是JS的运行环境。随着Chrome浏览器的发布，带来了全新的V8引擎。经过多年的发展和优化，性能和安全性都已经达到了相当的高度。而 Node.js 则进一步将 V8 引擎加工成可以在任何操作系统中运行 JavaScript 的平台。

两个运行环境如图所示，他们都包含了JavaScript语言标准ECMAScript，在浏览器环境还有

• 浏览器对象模型（Browser Object Model，简称 BOM），也就是 window 对象
• 文档对象模型（Document Object Model，简称 DOM），也就是 document 对象

在node中也有特有的代表不同含义的对象

• global：和window一样，任何global对象上的属性都可以被全局访问到。
• process：所有全局执行上下文中的内容都在process对象中，提供了与操作系统的简单接口。
• buffer：让 JavaScript 也能够轻松地处理二进制数据流，结合 Node 的流接口（Stream），能够实现高效的二进制文件处理。
• __filename：当前所运行 Node 脚本的文件路径。
• __dirname：当前所运行 Node 脚本所在目录路径。

模块系统

在 ES2015 标准出现以前， JavaScript 语言定义本身并没有模块化的机制，构建复杂应用也没有统一的接口标准。人们通常使用一系列的

而这种方式引入的模块变多以后，就会对全局命名空间的污染以及命名冲突的问题。

node摒弃了采用一堆全局变量的方式，转而引入了一个简单强大的模块系统，该模块系统有三个核心的全局对象：require、module和exports。

• require

require 用于导入其他 Node 模块，其参数接受一个字符串代表模块的名称或路径，通常被称为模块标识符。

绝对模块：node通过在其内部node_modules查到的模块，或者node内置的例如fs这样的模块，可以直接通过名字来requirevar fs = require('fs)

相对模块将require指向一个相对工作目录中的JavaScript文件，比如我们在同一目录中创建名为module_a.js、module_b.js、main.js三个文件，如果我们想要在main.js中引入module_a.js和module_b.js，则需要写作require('./module_a')

• exports
  exports用于导出当前node模块的内容，例如有一个module_a.js文件

function a {
     
	console.log('module_a.js')
	}
//导出函数a
exports.a = a

通过将a函数添加到exports对象中，其他模块就可以通过require引入调用。

• module
  module就是模块对象，我们在node文件中可以折价通过console.log(module)来查看其包含的属性，export其实就是对module.exports的引用

单线程

举个例子：假设一个用户分别向node服务器和PHP服务器各同时发起两次请求

//node
var books =['node','php'];
function serveBooks(){
     
	var html = '' + books.join('
') + '';
	books = [];
	return html;
}

//php
$books = array('node','php');
function serveBooks(){
     
	$html = '' . books.join('
') . '';
	$books = array()
	return $html;
}

在上述的两个serveBooks函数中，都将books数组重置了。

• node会将完整的book返回给第一次请求，而第二次则返回一个空的book.
• PHP两次请求都能返回完整的book

这两者的区别就在于基础架构上。node采用了一个长期运行的线程（单线程），使得第二次请求的book是第一次请求操作过的。而Apache会产生多个线程，每次都会刷新状态，因此不会受到影响。

node为JavaScript引入了一个复杂的概念：共享状态的并发。通俗的说，在node中，要谨慎处理回调函数对当前内存中变量的修改，并且还要注意对错误的处理是否会潜在地修改这些状态。这可能会导致整个进程不可用。

非阻塞IO

既然node执行时只有一个线程，那又是如何做到高并发的，这就要说到node的另一个特点，非阻塞（异步）

//php
print('Hello');
sleep(5);
print('World');

//node
console.log('Hello')
setTimeout(function(){
     
	console.log('stop')
},3000)
console.log('World')

观察上面的两段代码有什么区别
除了语义上的区别（Node.js使用了回调函数）以外，两者最大的区别体现在了阻塞和非阻塞上，在PHP中，sleep()阻塞了线程的执行，导致World无法输出，而node使用了事件轮询，因此这里的setTimeout是非阻塞的（异步），也就是说在3S之后会正常输出World。

事件轮询：从本质上来说Node会先注册事件，然后不停的询问内核这些事件是否已经分发。当事件分发时，对应的回调函数就会执行。如果没有事件触发，则会继续执行其他代码。

V8引擎执行JavaScript的速度非常快，结合非阻塞IO确保了单线程执行时，不会有因为数据库访问或者是硬盘访问等操作导致操作会被挂起。

fs模块

fs模块是唯一一个同时提供同步和异步的API模块，用于对系统文件及目录进行读写操作。

• fs.readFile(filename,[option],callback) 方法读取文件。
• fs.writeFile(filename,data,[options],callback)写入内容到文件。
  fs.read和fs.write功能类似fs.readFile和fs.writeFile，但提供更底层的操作，需要使用fs.open打开文件和fs.close关闭文件。实际应用中多用fs.readFile和fs.writeFile。
• fs.open(path,flags,[mode],callback)方法用于打开文件，以便fs.read()读取。
• fs.read(fd,buffer,offset,length,position,callback)接收6个参数。用于关闭文件

//异步写法
var fs = require('fs');

fs.readdir(__dirname, function(err, files) {
     
    console.log(files);
});

//同步写法
var fs = require('fs');
console.log(fs.readdirSync(__dirname))

TCP

传输控制协议（TCP）是一个面向连接的协议，它保证了两台计算机之间数据传输的可靠性和顺序。

• 面向连接：当在TCP连接内进行数据传递时，发送的IP数据报包含了标识该连接以及数据流顺序的信息。
• 面向字节：TCP对字符以及字符编码是不关心的，对消息格式没有严格的约束，具有很好的灵活性。
• 可靠性：当数据发送之后，发送方在窗口时间内等待“消息送达”的确认消息，否则会重发消息。可以有效解决网络错误或者网络阻塞的情况。
• 流控制：所谓流控制就是让发送发送速率不要过快，让接收方来得及接收。原理这就是运用TCP报文段中的窗口大小字段来控制，发送方的发送窗口不可以大于接收方发回的窗口大小。
• 拥堵控制：TCP会通过控制数据包的传输速率来避免拥堵的情况。

var net = require('net');
var tcp_server = net.createServer();  // 创建 tcp server

var Sockets = {
     };
var SocketID = 1;

// 监听 端口
tcp_server.listen(5678,function (){
     
    console.log('tcp_server listening 5678');
});

// 处理客户端连接
tcp_server.on('connection',function (socket){
     
    console.log(socket.address());
    Sockets[SocketID] =socket;
    SocketID++;
    DealConnect(socket)
})

tcp_server.on('error', function (){
     
    console.log('tcp_server error!');
})

tcp_server.on('close', function () {
     
    console.log('tcp_server close!');
})


// 处理每个客户端消息
function DealConnect(socket){
     

    socket.on('data',function(data){
     
        data = data.toString();
        // 向所有客户端广播消息
       for(var i in Sockets){
     
           Sockets[i].write(data);
       }
        // socket.write(data);
        console.log('received data %s',data);
    })

    // 客户端正常断开时执行
    socket.on('close', function () {
     
        console.log('client disconneted!');
    })
// 客户端正异断开时执行
    socket.on("error", function (err) {
     
        console.log('client error disconneted!');
    });
}

HTTP

超文本传输协议（HTTP）是属于TCP的上层协议，构建在请求和相应的概念之上。nodejs中的http模块中封装了一个HTPP服务器和一个简易的HTTP客户端，http.Server是一个基于事件的http服务器，http.request则是一个http客户端工具，用于向http服务器发起请求。而上面的createServer方法中的参数函数中的两个参数req和res则是分别代表了请求对象和响应对象。其中req是http.ServerRequest的实例，res是http.ServerResponse的实例，这可以从nodejs中的源码中获取这个信息

//一个简单的http服务器
var http=require("http");

http.createServer(function(req,res){
     
    res.writeHead(200,{
     
        "content-type":"text/plain"
    });
    res.write("hello World");
    res.end();
}).listen(3000);

打开浏览器，输入localhost:3000，如果看到屏幕上的hello World了，这表明这个最简单的nodejs服务器已经搭建成功了。

Connect

• Node.js为常规的网络应用提供了基本的API。然而，实际情况下，绝大部分网络应用都需要完成一系列类似的操作，这些类似的操作你一定不想每次都重复地基于原始的API去实现。
• Connect是一个基于HTTP服务器的工具集，它提供了一种新的组织代码的方式来与请求、响应对象进行交互，称为中间件（middleware）。
• 中间件具有代码复用的好处。在没有使用中间件的情况下，处理请求的这些代码都放在一个简单的事件处理器中（createServer的回调函数中），这将会是一个非常复杂的处理过程。而使用中间件后会将应用拆分为更小单元（让代码有更强大的表达能力），还能够实现很好的重用性。

var http = require('http'),
    fs = require('fs');

/**
 * 创建服务器
 */
var server = http.createServer(function(req, res) {
     
    // 检查URL是否和服务器目录下的文件匹配，如果匹配，则读取该文件并展示出来
    // 请求.jpg图片
    if('GET' == req.method 
        && '/images' == req.url.substr(0, 7) 
        && '.jpg' == req.url.substr(-4)) {
     
        // 返回对应图片
        // ...
        fs.stat(__dirname + req.url, function(err, stat) {
     
            // 如果检查文件是否存在时发生错误，则终止进程并发送HTTP 404状态码告知无法找到请求的图片。
            // 对于stat成功但是路径所表示的并非是文件时，也要做此处理。
            if(err || !stat.isFile()) {
     
                res.writeHead(404);
                res.end('Not Found');
                return;
            }

            // 发送图片资源
            serve(__dirname + req.url, 'application/jpg');
        });

    } else if('GET' == req.method && '/' == req.url) {
     
        // 发送html文件，默认请求index.html
        // ...
        // console.log(__dirname);
        serve(__dirname + '/index.html', 'text/html');
    } else {
     
        // 处理其他请求，返回404错误码
        res.writeHead(404);
        res.end('Not found');
    }


    /**
     * 根据文件路径来获取文件内容，并添加'Content-Type'头信息
     * @param  {[type]} path 文件路径
     * @param  {[type]} type Content-Type头信息
     * @return {[type]}      [description]
     */
    function serve(path, type) {
     
        res.writeHead(200, {
     'Content-Type': type});
        fs.createReadStream(path).pipe(res);
    }
});

server.listen(3000);