Node.js知识点详解(一)基础部分


基本概念

Node.js,或者 Node,是一个可以让 JavaScript 运行在服务器端的平台。可以说,Node.js开创了javascript模块化开发的先河,早期的javascript需求都很简单,基本都是写成函数的,然后是面向过程的写法,后来慢慢的引入面向对象开发思想,再后来就慢慢写成 类。最后node.js的出现才开始有了js模块化开发的概念,这使得臃肿的js代码免去了命名冲突等一系列开发难题。

Node最大的特点就是采用了异步式I/O与事件驱动的架构设计。Node.js是一个让js运行在浏览器外的平台。其最初目标是实现事件驱动,非阻塞I/O的web服务器

Node是基于C++的高速JavaScript解释器,绑定了用于进程、文件和网络套接字等底层Unix API,还绑定了HTTP客户端和服务端API,Node的绑定都是异步的,且Node程序默认绝不阻塞,Node依赖事件处理程序,其通常使用嵌套函数和闭包来实现。

Node.js 只是一个 JavaScript 的运行环境(或者说是一组库), 为标准 js 补充了有关异步 IO, 即读写网络和文件的功能。
一个库嘛,无非是调调 API 什么的,除了略反人类的事件回调之外,和其他后端语言(PHP, Python)也差不了多少。

Node.js使用的是单线程模式,每一个线程完成一个功能,一个进程可以有多个线程,对于所有的I/O都采用异步式的请求方式。每个异步式I/O请求完成后都会被推送到事件队列,等待程序进程进行处理。

总之,node的核心思想就是:非阻塞,单线程和事件驱动。(同步对应的是阻塞,异步对应的是非阻塞)

ebay选择Node.js的理由,可以归纳为以下4点:

动态语言:开发效率非常高,并有能力构建复杂系统,如ql.io。
性能和I/O负载:Nodejs非常好的解决了IO密集的问题,通过异步IO来实现。
连接的内存开销:每个Node.js进程可以支持超过12万活跃的连接,每个连接消耗大约2K的内存。
操作性:实现了Nodejs对于内存堆栈的监控系统。

Node.JS架构示意图
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Node.js可以做什么?

Web开发:Express + EJS + Mongoose/MySQL

express 是轻量灵活的Nodejs Web应用框架,它可以快速地搭建网站。
Express框架建立在Nodejs内置的Http模块上,并对Http模块再包装,从而实际Web请求处理的功能。

ejs是一个嵌入的Javascript模板引擎,通过编译生成HTML的代码。

mongoose 是MongoDB的对象模型工具,通过Mongoose框架,可以进行访问MongoDB的操作。

mysql 是连接MySQL数据库的通信API,可以进行访问MySQL的操作。

通常用Node.js做Web开发,需要3个框架配合使用,就像Java中的SSH。

Web聊天室(IM):Express + Socket.io

socket.io一个是基于Nodejs架构体系的,支持websocket的协议用于时时通信的一个软件包。socket.io 给跨浏览器构建实时应用提供了完整的封装,socket.io完全由javascript实现。

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Web爬虫:Cheerio/Request

cheerio 是一个为服务器特别定制的,快速、灵活、封装jQuery核心功能工具包。Cheerio包括了 jQuery核心的子集,从jQuery库中去除了所有DOM不一致性和浏览器不兼容的部分,揭示了它真正优雅的API。Cheerio工作在一个非常简 单,一致的DOM模型之上,解析、操作、渲染都变得难以置信的高效。基础的端到端的基准测试显示Cheerio大约比JSDOM快八倍(8x)。 Cheerio封装了@FB55兼容的htmlparser,几乎能够解析任何的 HTML 和 XML document。

Web博客:Hexo

Hexo 是一个简单地、轻量地、基于Node的一个静态博客框架。通过Hexo我们可以快速创建自己的博客,仅需要几条命令就可以完成。

发布时,Hexo可以部署在自己的Node服务器上面,也可以部署github上面。对于个人用户来说,部署在github上好处颇多,不仅可以省 去服务器的成本,还可以减少各种系统运维的麻烦事(系统管理、备份、网络)。所以,基于github的个人站点,正在开始流行起来….

前端包管理平台: bower.js

Bower 是 twitter 推出的一款包管理工具,基于nodejs的模块化思想,把功能分散到各个模块中,让模块和模块之间存在联系,通过 Bower 来管理模块间的这种联系。

Web论坛: nodeclub

Node Club 是用 Node.jsMongoDB 开发的新型社区软件,界面优雅,功能丰富,小巧迅速, 已在Node.js 中文技术社区 CNode 得到应用,但你完全可以用它搭建自己的社区。

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单线程

javascript语言的执行环境是”单线程”(single thread)。
所谓”单线程”,就是指一次只能完成一件任务。如果有多个任务,就必须排队,前面一个任务完成,再执行后面一个任务,以此类推。

这种模式的好处是实现起来比较简单,执行环境相对单纯;坏处是只要有一个任务耗时很长,后面的任务都必须排队等着,会拖延整个程序的执行。常见的浏览器无 响应(假死),往往就是因为某一段Javascript代码长时间运行(比如死循环),导致整个页面卡在这个地方,其他任务无法执行。

大部分 Web 应用的瓶颈都在 I/O, 即读写磁盘,读写网络,读写数据库。使用怎样的策略等待这段时间,就成了改善性能的关键点

同步与异步

为了解决这个问题,Javascript语言将任务的执行模式分成两种:同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)。

“同步模式”就是上一段的模式,后一个任务等待前一个任务结束,然后再执行,程序的执行顺序与任务的排列顺序是一致的、同步的;”异步模式”则完全不同, 每一个任务有一个或多个回调函数(callback),前一个任务结束后,不是执行后一个任务,而是执行回调函数,后一个任务则是不等前一个任务结束就执 行,所以程序的执行顺序与任务的排列顺序是不一致的、异步的。

“异步模式”非常重要。在浏览器端,耗时很长的操作都应该异步执行,避免浏览器失去响应,最好的例子就是Ajax操作。在服务器端,”异步模式”甚至是唯一的模式,因为执行环境是单线程的,如果允许同步执行所有http请求,服务器性能会急剧下降,很快就会失去响应。

进程与线程

mac系统中的进程与线程

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从图中我们可以看出,一个进程可以包括多个线程,进程就好比工程里的车间,线程就是这个车间的工人,在引入线程的操作系统中,通常都是把进程作为分配资源的基本单位,而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位。由于线程比进程更小,基本上不拥有系统资源,故对它的调度所付出的开销就会小得多,能更高效的提高系统内多个程序间并发执行的程度。

区别

线程和进程的区别在于,子进程和父进程有不同的代码和数据空间,而多个线程则共享数据空间,每个线程有自己的执行堆栈和程序计数器为其执行上下文。多线程主要是为了节约CPU时间,发挥利用,根据具体情况而定。线程的运行中需要使用计算机的内存资源和CPU。

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模块和包

模块

模块:一个实现某些特定功能的文件,以实现模块化编程。通过require(模块名)引入模块.
—模块中的功能(如:变量,函数)通过赋给exports对象的某个属性提供给调用者使用。

模块是可重用的代码库。比如用来与数据库交互的模块、支持web开发的模块以及通过web套接字协助通信的模块

如何使用模块?

在Node中使用模块是非常方便的,在 JavaScript 代码中可以直接使用全局函数 require() 来加载一个模块。例如,我们可以使用require("http")来加载node中自带的http服务器模块,

包:包是一个文件夹,它将模块封装起来,用于发布、更新、依赖管理和版本控制。通过package.json来描述包的信息:入口文件,依赖的外部包等等。通过npm install命令来安装包,并通过require使用包。

package.json

在开发Node.js应用程序的时候,一个一个模块的安装显然很耗时,又或是忘了安装某个模块怎么办?npm允许开发人员使用package.json文件来指定在应用程序中要用的模块,并且通过单个命令来安装它们:

npm install

package.json文件仅包含以特定格式表示的项目信息。一个最小的package.json文件会是这样:

{
    "name" : "example 1",
    "version": "0.0.2",
    "dependencies":{
       "underscore":"~1.2.1"
    }
}

使用package.json文件意味着我们无需记忆应用程序会依赖于哪些模块,其他开发人员会发现,可以很简单地安装你的应用程序

异步式 I/O 与事件驱动

Node.js 的异步机制是基于事件的,I/O 是输入输出的意思,指的是计算机和人或者数据处理系统之间的通信。可以将I/O 想成是数据在一次输入和一次输出之间的移动。

每一个 I/O就是一次请求,所有的磁盘 I/O、网络通信、数据库查询都以非阻塞的方式请求,返回的结果由事件循环来处理。如下图所示:

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Node.js 进程在同一时刻只会处理一个事件,完成后立即进入事件循环检查并处理后面的事件。这样做的好处是,CPU 和内存在同一时间集中处理一件事,同时尽可能让耗时的 I/O 操作并行执行

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开始node编程

在这里,我推荐大家使用webstorm进行node.js的开发,方便又快捷,比起cmd,或者Mac下的终端都好用太多了。

至于node的安装大家就自行百度吧,这里就不赘述了,看下webstorm下的node编程界面吧:
我们只需要在编写好的node代码界面按鼠标右键,然后点击Run就行啦,方便又快捷吧

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下面是node的输出界面:

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Mac系统下进行web开发,我推荐大家使用的三款工具是:coda2,webstormSublime text3这些是目前我已经的最好的开发工具了,大家不妨试试哪个更符合自己的口味。

webstorm进行node开发需要先配置一定的文件,大家就自行百度吧,因为我的webstorm已经配置好了,所以没法截图给大家看步骤了,大概步骤是,在mac系统下是先点击顶部栏的webstorm,然后点击perference,然后点击Node.js and NPM,然后在右侧点击configure配置,最后大概会是下面这个样子:

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windows系统下和这个流程步骤大概相似啊,我使用的版本是8.0.4的。

全局变量

在js编程中,我们最好给每个变量都添加上var关键字,以免污染全局命名空间,提高代码的耦合风险。

console

console用于向标准输出流standout(stdout)和标准错误流(stderr)输出字符。

console.log()向标准输出流打印字符并以换行符结束,其接受多个参数,将以类似C语言的printf()格式输出

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console.log(__dirname)输出文件目录

计算代码运行时间

    console.time(label)
    console.timeEnd(label)

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我们只需在开始和结束那里给同样一个标签即可,中间放你想要计算执行时间的任何代码。

__filename__dirname

    console.log(__filename);// /Users/hwax/Desktop/My Project/avalon/hello.js
    console.log(__dirname);// /Users/hwax/Desktop/My Project/avalon

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