Node服务器端JavaScript REPL 模式 单线程

发表于

核心的JavaScript语法定义了最小限度的API，可以操作数值、文本数组等，但不包含输入输出功能。输出入是内嵌JavaScript的宿主环境的责任 。

宿主环境：浏览器、node

  • 前端的JavaScript是由ECMAScript、DOM、BOM组合而成，Node.js是由ECMAScript、OS、File、Net、DB组成
  • Node.js是使 JavaScript 运行在浏览器之外，即服务端的开发平台， 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境，也是一个库
  • 可以在node.green/上获取到Node各个版本对ES语法的支持

Node，JavaScript与底层操作系统绑定的结合，与限制JavaScript只能使用浏览器提供的API不同，Node给予JavaScript可以访问整个操作系统的权限，允许JavaScript读写文件、通过网络发送和接收数据。应用：

  • 替代命令行脚本、交互式终端程序
  • 运行受信程序的编程语言，没有浏览器运行不受信代码带来的安全限制
  • 编写高效、高并发web服务器的流行环境：高并发、实时聊天、实时消息推送、基于社交网络的大规模 Web 应用
  • 客户端逻辑强大的SPA
  • Restful API，可以处理数万条链接
  • 实时websocket应用
  • 前端工具链，e.g:单元测试工具、客户端 JavaScript 编译器
  • 桌面开发、带有图形用户界面的本地应用程序
  • TCP/UDP 套接字应用程序
  • Node.js 还可以部署到非网络应用的环境下，比如一个命令行工具。Node.js 还可以调用C/C++ 的代码，这样可以充分利用已有的诸多函数库，也可以将对性能要求非常高的部分用C/C++ 来实现。

Node.js的结构图
在这里插入图片描述
libuv是提供异步功能的C库，在运行时负责一个事件循环，一个线程池、文件系统I/O、DNS相关的IO和网络IO。

  • node.js启动后，会开启一个JS主线程和libuv提供的线程池和Event Loop。当发现有IO操作就交给线程池并注册回调函数。
  • node.js的全局对象有global、process、console、module、exports
  • process ：node进程相关的信息，比如运行node程序时的命令行参数。或者设置进程相关信息，比如设置环境变量。

REPL 模式

  • REPL【Read-eval-print loop输入—求值—输出循环】
  • 和python一样，Node.js 也有这样的功能，运行无参数的 node 将会启动一个 JavaScript 的交互式 shell
  • 打开命令提示符，然后输入 node，进入 REPL 模式以后，会出现一个“>”提示符提示你输入命令，输入后按回车，Node.js 将会解析并执行命令。
  • 执行了一个函数，REPL 会在下一行显示这个函数的返回值。
  • 连续按两次 Ctrl + C 退出Node.js 的 REPL 模式。
  • 如果你输入了一个错误的指令，REPL 则会立即显示错误并输出调用栈。

process.argv命令行参数

  • 第一、第二个的元素是node可执行文件（环境）和被执行JavaScript文件路径
  • 提供给node可执行文件且由它解释的命令行参数会被node可执行文件使用，不会出现在process.argv中

node也会从unix风格的环境变量中获取输入，node把这些环境变量保存在process.env对象中使用

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js复制代码SHELL: '/bin/bash',
USER: 'joy',
HOME: '/Users/joy'

单线程、非阻塞的事件编程模式

  • 传统的架构是多线程模型，为每个业务逻辑提供一个系统线程，通过系统线程切换来弥补同步式【即时回复】 I/O 调用时的时间开销
  • Node.js 使用的是单线程模型
  • V8引擎提供的异步执行回调接口可以处理大量的高并发，IO密集型处理是强项
  • 对于所有 I/O 都采用异步请求，避免了频繁的上下文切换
  • node创建于JavaScript支持promise之前，其异步主要依赖回调函数实现
  • **事件式编程：在执行的过程中会维护一个事件队列，程序在执行时进入事件循环等待下一个事件到来，每个异步式 I/O 请求完成后会被推送到事件队列，等待程序进程进行处理。
  • 同步的阻塞式IO在高并发环境将是一个很大的性能问题，所以同步一般只在基础框架启动时使用，用来加载配置文件、初始化程序等。
  • 其他同步的应用需求：和操作系统的shell命令交互，调用可执行文件等
  • Node与进程相关的模块process、child_process、cluster
  • 大多数API都有同步/异步两个版本

注意：Node.js在底层访问I/O其实还是多线程，可以翻看fs模块源码，里面用libuv来处理I/O

异步错误不能被同步线程捕获，有可能会变成致命错误，终止程序。注册全局处理程序

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js复制代码process.on("unhandledRejection", (reason, promise) => {
    //
});

多线程

在支持HTML5的浏览器里，我们可以使用web worker来处理一些耗时运算。
对应Node.js也提供了cluster、child_process模块的web worker来解决。

模块

  • node在JavaScript支持模块系统之前就诞生，所以它拥有自己的模块系统——module.exports 和 require
  • 模块是 Node.js 应用程序的基本组成部分，文件即模块。文件可能是 JavaScript 代码、JSON 或者编译过的 C/C++ 扩展。
  • Node 13增加了对ES6模块import、export的支持，同时支持自己的模块系统。
  • mjs扩展名文件-ES6模块
  • cjs扩展名文件-CommonJS模块格式
  • 没有明确扩展名的，会向上查找package.json文件，检查JSON对象的顶级type属性的值commonjs、module
  • 运行node并不需要有package.json，如果没有找到默认CommonJS模块
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javascript复制代码//module.js 
var name; 
exports.setName = function(thyName) { 
 name = thyName; 
}; 
exports.sayHello = function() { 
 console.log('Hello ' + name); 
}; 

//getmodule.js 
var myModule1 = require('./module');
 myModule1.setName('1'); 
 var myModule = require('./module');
 myModule.setName('BYVoid'); 
myModule1.sayHello();

运行node getmodule.js，结果是：
Hello BYVoid

require 不会重复加载模块，也就是说无论调用多少次获得的模块都是最后一次。

封装一个对象到模块

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javascript复制代码//hello.js 
function Hello() { 
 var name; 
 
 this.setName = function(thyName) { 
 name = thyName; 
 }; 
 
 this.sayHello = function() { 
 console.log('Hello ' + name); 
 }; 
}; 
module.exports = Hello;//如果是exports.Hello = Hello;

//gethello.js 
var Hello = require('./hello'); //那么是require('./hello').Hello
hello = new Hello(); 
hello.setName('BYVoid'); 
hello.sayHello();

http模块

http 是 Node.js 的一个核心模块，其内部是用 C++ 实现的，外部用 JavaScript 封装。
node内建了 HTTP 服务器支持，这和 PHP、Perl 不一样，因为在使用 PHP 的时候，必须先搭建一个 Apache 之类的HTTP 服务器，然后通过 HTTP 服务器的模块加载或 CGI 调用，才能将 PHP 脚本的执行结果呈现给用户。
而使用 Node.js 时，无需额外搭建一个 HTTP 服务器。直接可以用来调试代码，并且它本身就可以部署到产品环境，其性能足以满足要求。

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js复制代码function serve(rootDirectory, port) {
    let server = new http.Server();
    server.listen(port);
    console.log('listening on port', port);
    
    server.on('request', (request,response) => {
        let temp = url.parse(request.url).pathname;
        //查找文件，返回状态码及文件
    })
}

包

包package

NPM

安装node同时会得到npm包管理工具

通常一个包的配置如下

  1. GZIP压缩文件
  2. 解析GZIP的URL
  3. 为注册表添加< name > @< version >的URL信息
  4. package.json配置文件（在包目录中运行npm init 会根据交互式问答产生一个符合标准的package.json）
  • package.json文件中使用script定义脚本命令（脚本文件一般位于node_modules/.bin子目录里）
  • Node.js 在调用某个包时，会首先检查包中 package.json 文件的 main 字段，将其作为包的接口模块，如果 package.json 或 main 字段不存在，会尝试寻找 index.js 或 index.node 作为包的接口。
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css复制代码{
    //...
    "script":{
        "build":"node index.js"
    }
    //...
    "main" : "./lib/interface.js" 
}

//npm run build等同于node index.js
  • 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

工具模块

  • JavaScript 的单元测试可使用一个 Node.js 的 模 块，Karma 执行
  • JavaScript 没有编译器，不能在早期验证代码的合法性。有效的单元测试常常扮演一个伪编译器的角色，立刻反馈代码的质量，并且一有缺陷，就能检测到。
  • JavaScript 中有很多自动化文档生成工具。JSDoc有着和Javadoc 类似的标记和输出，Dox是一个生成文档的Node.js 模块。
    Docco将代码和注释组织成一种类似文章的格式。虽然Docco 不直接验证和执行代码规范，使用它却能鼓励大家使用良好的代码结构和注释

package.json

完全符合规范的 package.json 文件应该含有以下字段。

  • 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 （许可证的名称）和 url （链接到
    许可证文本的地址）字段。
  • 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。
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javascript复制代码{ 
 "name": "mypackage", 
 "description": "Sample package for CommonJS. This package demonstrates the required 
elements of a CommonJS package.", 
 "version": "0.7.0", 
 "keywords": [ 
 "package", 
 "example" 
 ], 
 "maintainers": [ 
 { 
 "name": "Bill Smith", 
 "email": "bills@example.com", 
 } 
 ], 
 "contributors": [ 
 { 
 "name": "BYVoid", 
 "web": "http://www.byvoid.com/" 
 } 
 ], 
 "bugs": { 
 "mail": "dev@example.com", 
 "web": "http://www.example.com/bugs" 
 }, 
 "licenses": [ 
 { 
 "type": "GPLv2", 
 "url": "http://www.example.org/licenses/gpl.html" 
 } 
 ], 
 "repositories": [ 
 { 
 "type": "git", 
 "url": "http://github.com/BYVoid/mypackage.git" 
 } 
 ], 
 "dependencies": { 
 "webkit": "1.2", 
 "ssl": { 
 "gnutls": ["1.0", "2.0"], 
 "openssl": "0.9.8" 
 } 
 } 
}

使用npm安装包

在使用 npm 安装包的时候，有两种模式

  1. 本地模式：把目标包作为工程的一部分
    使用 npm 安装包的命令格式为：
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js复制代码npm [install/i] [package_name]
  • 安装成功放置在当前目录的 node_modules 子目录下，require 在加载模块时会尝试搜寻 node_modules 子目录
  • npm 本地模式仅仅是把包安装到 node_modules 子目录下，其中的 bin 目录下可执行文件没有包含在 PATH 环境变量中，不能直接在命令行中调用。
  1. 全局模式：全局使用，多个工程，支持在命令行下使用包
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js复制代码npm [install/i] -g [package_name]
  • 使用全局模式安装时，npm 会将包安装到系统目录，譬如/usr/local/lib/node_modules/，同时 package.json 文件中 bin 字段包含的文件会被链接到 /usr/local/bin/。
  • /usr/local/bin/ 是在PATH 环境变量中默认定义的，因此就可以直接在命令行中运行 xxx.js命令了。
  • 注：使用全局模式安装的包并不能直接在 JavaScript 文件中用 require 获得，因为 require 不会搜索 /usr/local/lib/node_modules/

相比npm、yarn有了很多改进：yarn new package/

  • 安装速度快（cache和依赖解析做得好）
  • 模块安装保证幂等性
  • 锁定各依赖模块的版本（npm 使用的semver默认是指定了一个range）
  • 兼容性好（兼容旧有npm的工作流）

npm link创建符号链接

npm 提供了一个命令 npm link，在本地包和全局包之间创建符号链接，解决-使用全局模式安装的包不能直接通过 require 使用、局部包不支持命令行

npm link 命令不支持 Windows。

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js复制代码npm install -g express
npm link express 
// 显示
./node_modules/express -> /usr/local/lib/node_modules/express

在 node_modules 子目录中发现一个指向安装到全局的包的符号链接。通过这种方法，就可以把全局包当本地包来使用了。

将本地的包链接到全局：

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js复制代码在包目录（ package.json 所在目录）中运行 npm link 命令。

开发包时，利用这种方法可以非常方便地在不同的工程间进行测试。

发布包

在包目录下运行

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js复制代码npm init ：生成一个符合 npm 规范的 package.json 文件
npm adduser ：获得一个账号用于今后维护自己的包
npm whoami ：测验是否已经取得了账号
npm publish：发布

访问 search.npmjs.org/ 就可以找到刚刚发布的包了。可以在世界的任意一台计算机上使用 npm install byvoidmodule 命令来安装它
更新：

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js复制代码在 package.json 文件中修改 version 字段，然后npm publish
npm unpublish 命令来取消发布。

Runtime和vm

Runtime :解释型语言的数据类型的确定由编译推迟至运行时，所以需要一个运行时系统来处理编译后的代码。

JavaScript引擎负责解析和JIT编译，例如编译成机器码。Runtime提供内建的库（例如常用数据类型、Window对象、DOM API)，可以在运行时使用。

  • vm:通常认为是硬件和二进制文件之间的中间层
  • c++编译好的二进制文件交给OS直接调用
  • Java编译好的二进制文件交给Java虚拟机运行，对开发者屏蔽了不同操作系统的差异
  • Node的一个核心模块vm提供了一系列API用于在V8虚拟机环境中编译和运行代码。

node.js中的stream流

基于EventEmitter的数据管理模式，由各种不同的抽象接口组成，主要包括可写、可读、可读写、可转换等类型

  • 流是非阻塞数据处理模式，可以提升效率、节省内存、有助于处理管道且可扩展等。
  • 流的应用：文件读写、网络请求、数据转换、音频、视频等方面有很广泛的应用
  • 监听error事件，可以捕获流的错误事件

node支持四种流

  1. 可读流
  2. 可写流
  3. 双工流
  4. 转换流

流常与管道共用

有时候，我们需要把可读流中获取的数据写入可写流。例如，写一个HTTP服务器提供对静态文件目录的访问。需要将文件流写入网络套接字。与其自己写代码来处理读和写，不如把这两个接口连接为一个“管道”，将可写流简单传递给可读流的pipe（）方法，即可让node帮我们实现复杂操作

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js复制代码const fs = require('fs');

function pipeFileToSocket(file, socket){
    fs.createReadStream(file).pipe(socket);
}

使用

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javascript复制代码//app.js 
var http = require('http'); 
http.createServer(function(req, res) { 
 res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/html'}); 
 res.write('<h1>Node.js</h1>'); 
 res.end('<p>Hello World</p>'); 
}).listen(3000); 
console.log("HTTP server is listening at port 3000.");

运行 node app.js命令，打开浏览器访问 http://127.0.0.1:3000
这个程序调用了 Node.js 提供的http 模块，对所有 HTTP 请求答复同样的内容并监听 3000 端口。在终端中运行这个脚本时，我们会发现它并不像 Hello World 一样结束后立即退出，而是一直等待，直到按下 Ctrl + C 才会结束。这是因为 listen 函数中创建了事件监听器，使得 Node.js 进程不会退出事件循环。

因为 Node.js 只有在第一次引用到某部份时才会去解析脚本文件，以后都会直接访问内存，避免重复载入，开发 Node.js 实现的 HTTP 应用时会发现，无论修改了代码的哪一部份，都必须终止Node.js 再重新运行才会奏效。

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js复制代码supervisor 可以监视你对代码的改动，并自动重启 Node.js。【相当于持续重启，有选择的使用】
首先使用 npm 安装 supervisor：
$ npm install -g supervisor 
接下来，使用 supervisor 命令启动 app.js：
$ supervisor app.js

调试

node debug debug.js：打开了一个 Node.js 的调试终端
node-inspector

控制流很大程度上要靠事件和回调函数来组织，一个逻辑要拆分为若干个单元。

Mocha

一个基于Node.js和浏览器的集合各种特性的JavaScript测试框架

本文转载自: 掘金

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