一篇文章带你看懂Node.js

量子前端 发表于 11天以前  | 总阅读数:55 次

说说你对Node.js 的理解?优缺点?应用场景?

一、是什么

Node.js 是一个开源与跨平台的 JavaScript 运行时环境

在浏览器外运行 V8 JavaScript 引擎(Google Chrome 的内核),利用事件驱动、非阻塞和异步输入输出模型等技术提高性能

可以理解为 Node.js 就是一个服务器端的、非阻塞式I/O的、事件驱动的JavaScript运行环境

非阻塞异步

Nodejs采用了非阻塞型I/O机制,在做I/O操作的时候不会造成任何的阻塞,当完成之后,以时间的形式通知执行操作

例如在执行了访问数据库的代码之后,将立即转而执行其后面的代码,把数据库返回结果的处理代码放在回调函数中,从而提高了程序的执行效率

事件驱动

事件驱动就是当进来一个新的请求的时,请求将会被压入一个事件队列中,然后通过一个循环来检测队列中的事件状态变化,如果检测到有状态变化的事件,那么就执行该事件对应的处理代码,一般都是回调函数

比如读取一个文件,文件读取完毕后,就会触发对应的状态,然后通过对应的回调函数来进行处理

二、优缺点

优点:

  • 处理高并发场景性能更佳
  • 适合I/O密集型应用,值的是应用在运行极限时,CPU占用率仍然比较低,大部分时间是在做 I/O硬盘内存读写操作

因为Nodejs是单线程,带来的缺点有:

  • 不适合CPU密集型应用
  • 只支持单核CPU,不能充分利用CPU
  • 可靠性低,一旦代码某个环节崩溃,整个系统都崩溃

三、应用场景

借助Nodejs的特点和弊端,其应用场景分类如下:

  • 善于I/O,不善于计算。因为Nodejs是一个单线程,如果计算(同步)太多,则会阻塞这个线程
  • 大量并发的I/O,应用程序内部并不需要进行非常复杂的处理
  • 与 websocket 配合,开发长连接的实时交互应用程序

具体场景可以表现为如下:

  • 第一大类:用户表单收集系统、后台管理系统、实时交互系统、考试系统、联网软件、高并发量的web应用程序
  • 第二大类:基于web、canvas等多人联网游戏
  • 第三大类:基于web的多人实时聊天客户端、聊天室、图文直播
  • 第四大类:单页面浏览器应用程序
  • 第五大类:操作数据库、为前端和移动端提供基于json的API

其实,Nodejs能实现几乎一切的应用,只考虑适不适合使用它

  1. 说说 Node. js 有哪些全局对象?

一、是什么

在浏览器 JavaScript 中,通常window 是全局对象, 而 Nodejs中的全局对象是 global

NodeJS里,是不可能在最外层定义一个变量,因为所有的用户代码都是当前模块的,只在当前模块里可用,但可以通过exports对象的使用将其传递给模块外部

所以,在NodeJS中,用var声明的变量并不属于全局的变量,只在当前模块生效

像上述的global全局对象则在全局作用域中,任何全局变量、函数、对象都是该对象的一个属性值

二、有哪些

将全局对象分成两类:

  • 真正的全局对象
  • 模块级别的全局变量

真正的全局对象

下面给出一些常见的全局对象:

  • Class:Buffer
  • process
  • console
  • clearInterval、setInterval
  • clearTimeout、setTimeout
  • global

Class:Buffer

可以处理二进制以及非Unicode编码的数据

Buffer类实例化中存储了原始数据。Buffer类似于一个整数数组,在V8堆原始存储空间给它分配了内存

一旦创建了Buffer实例,则无法改变大小

process

进程对象,提供有关当前进程的信息和控制

包括在执行node程序进程时,如果需要传递参数,我们想要获取这个参数需要在process内置对象中

启动进程:

node index.js 参数1 参数2 参数3

index.js文件如下:

process.argv.forEach((val, index) => {
  console.log(`${index}: ${val}`);
});

输出如下:

/usr/local/bin/node
/Users/mjr/work/node/process-args.js
参数1
参数2
参数3

除此之外,还包括一些其他信息如版本、操作系统等

console

用来打印stdoutstderr

最常用的输入内容的方式:console.log

console.log("hello");

清空控制台:console.clear

console.clear

打印函数的调用栈:console.trace

function test() {
    demo();
}

function demo() {
    foo();
}

function foo() {
    console.trace();
}

test();

clearInterval、setInterval

设置定时器与清除定时器

setInterval(callback, delay[, ...args])

callbackdelay毫秒重复执行一次

clearInterval则为对应发取消定时器的方法

clearTimeout、setTimeout

设置延时器与清除延时器

setTimeout(callback,delay[,...args])

callbackdelay毫秒后执行一次

clearTimeout则为对应取消延时器的方法

global

全局命名空间对象,墙面讲到的processconsolesetTimeout等都有放到global

console.log(process === global.process) // true
模块级别的全局对象

模块级别的全局对象

这些全局对象是模块中的变量,只是每个模块都有,看起来就像全局变量,像在命令交互中是不可以使用,包括:

  • __dirname
  • __filename
  • exports
  • module
  • require

__dirname

获取当前文件所在的路径,不包括后面的文件名

/Users/mjr 运行 node example.js

console.log(__dirname);
// 打印: /Users/mjr

__filename

获取当前文件所在的路径和文件名称,包括后面的文件名称

/Users/mjr 运行 node example.js

console.log(__filename);
// 打印: /Users/mjr/example.js

exports

module.exports 用于指定一个模块所导出的内容,即可以通过 require() 访问的内容

exports.name = name;
exports.age = age;
exports.sayHello = sayHello;

module

对当前模块的引用,通过module.exports 用于指定一个模块所导出的内容,即可以通过 require() 访问的内容

require

用于引入模块、 JSON、或本地文件。可以从 node_modules 引入模块。

可以使用相对路径引入本地模块或JSON文件,路径会根据__dirname定义的目录名或当前工作目录进行处理

  1. 说说对 Node 中的 process 的理解?有哪些常用方法?

一、是什么

process 对象是一个全局变量,提供了有关当前 Node.js进程的信息并对其进行控制,作为一个全局变量

我们都知道,进程计算机系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础,是线程的容器

当我们启动一个js文件,实际就是开启了一个服务进程,每个进程都拥有自己的独立空间地址、数据栈,像另一个进程无法访问当前进程的变量、数据结构,只有数据通信后,进程之间才可以数据共享

由于JavaScript是一个单线程语言,所以通过node xxx启动一个文件后,只有一条主线程

二、属性与方法

关于process常见的属性有如下:

  • process.env:环境变量,例如通过 process.env.NODE_ENV 获取不同环境项目配置信息
  • process.nextTick:这个在谈及 EventLoop 时经常为会提到
  • process.pid:获取当前进程id
  • process.ppid:当前进程对应的父进程
  • process.cwd():获取当前进程工作目录,
  • process.platform:获取当前进程运行的操作系统平台
  • process.uptime():当前进程已运行时间,例如:pm2 守护进程的 uptime 值
  • 进程事件:process.on('uncaughtException',cb) 捕获异常信息、 process.on('exit',cb)进程推出监听
  • 三个标准流:process.stdout 标准输出、 process.stdin 标准输入、 process.stderr 标准错误输出
  • process.title 指定进程名称,有的时候需要给进程指定一个名称

下面再稍微介绍下某些方法的使用:

process.cwd()

返回当前 Node进程执行的目录

一个Node 模块 A 通过 NPM 发布,项目 B 中使用了模块 A。在 A 中需要操作 B 项目下的文件时,就可以用 process.cwd() 来获取 B 项目的路径

process.argv

在终端通过 Node 执行命令的时候,通过 process.argv 可以获取传入的命令行参数,返回值是一个数组:

  • 0: Node 路径(一般用不到,直接忽略)
  • 1: 被执行的 JS 文件路径(一般用不到,直接忽略)
  • 2~n: 真实传入命令的参数

所以,我们只要从 process.argv[2] 开始获取就好了

const args = process.argv.slice(2);

process.env

返回一个对象,存储当前环境相关的所有信息,一般很少直接用到。

一般我们会在 process.env 上挂载一些变量标识当前的环境。比如最常见的用 process.env.NODE_ENV 区分 developmentproduction

vue-cli 的源码中也经常会看到 process.env.VUE_CLI_DEBUG 标识当前是不是 DEBUG 模式

process.nextTick()

process.nextTick() 是微任务

我们知道NodeJs是基于事件轮询,在这个过程中,同一时间只会处理一件事情

在这种处理模式下,process.nextTick()就是定义出一个动作,并且让这个动作在下一个事件轮询的时间点上执行

例如下面例子将一个foo函数在下一个时间点调用

function foo() {
    console.error('foo');
}

process.nextTick(foo);
console.error('bar');

输出结果为barfoo

虽然下述方式也能实现同样效果:

setTimeout(foo, 0);
console.log('bar');

两者区别在于:

  • process.nextTick()会在这一次event loop的call stack清空后(下一次event loop开始前)再调用callback
  • setTimeout()是并不知道什么时候call stack清空的,所以何时调用callback函数是不确定的
  1. 说说对 Node 中的 fs模块的理解? 有哪些常用方法

一、是什么

fs(filesystem),该模块提供本地文件的读写能力,基本上是POSIX文件操作命令的简单包装

可以说,所有与文件的操作都是通过fs核心模块实现

导入模块如下:

const fs = require('fs');

这个模块对所有文件系统操作提供异步(不具有sync 后缀)和同步(具有 sync 后缀)两种操作方式,而供开发者选择

二、文件知识

在计算机中有关于文件的知识:

  • 权限位 mode
  • 标识位 flag
  • 文件描述为 fd

权限位 mode

针对文件所有者、文件所属组、其他用户进行权限分配,其中类型又分成读、写和执行,具备权限位4、2、1,不具备权限为0

如在linux查看文件权限位:

drwxr-xr-x 1 PandaShen 197121 0 Jun 28 14:41 core
-rw-r--r-- 1 PandaShen 197121 293 Jun 23 17:44 index.md

在开头前十位中,d为文件夹,-为文件,后九位就代表当前用户、用户所属组和其他用户的权限位,按每三位划分,分别代表读(r)、写(w)和执行(x),- 代表没有当前位对应的权限

标识位

标识位代表着对文件的操作方式,如可读、可写、即可读又可写等等,如下表所示:

符号含义
r读取文件,如果文件不存在则抛出异常。
r+读取并写入文件,如果文件不存在则抛出异常。
rs读取并写入文件,指示操作系统绕开本地文件系统缓存。
w写入文件,文件不存在会被创建,存在则清空后写入。
wx写入文件,排它方式打开。
w+读取并写入文件,文件不存在则创建文件,存在则清空后写入。
wx+和 w+ 类似,排他方式打开。
a追加写入,文件不存在则创建文件。
ax与 a 类似,排他方式打开。
a+读取并追加写入,不存在则创建。
ax+与 a+ 类似,排他方式打开。

文件描述为 fd

操作系统会为每个打开的文件分配一个名为文件描述符的数值标识,文件操作使用这些文件描述符来识别与追踪每个特定的文件

Window系统使用了一个不同但概念类似的机制来追踪资源,为方便用户,NodeJS抽象了不同操作系统间的差异,为所有打开的文件分配了数值的文件描述符

NodeJS中,每操作一个文件,文件描述符是递增的,文件描述符一般从 3 开始,因为前面有 012三个比较特殊的描述符,分别代表 process.stdin(标准输入)、process.stdout(标准输出)和 process.stderr(错误输出)

三、方法

下面针对fs模块常用的方法进行展开:

  • 文件读取
  • 文件写入
  • 文件追加写入
  • 文件拷贝
  • 创建目录

文件读取

fs.readFileSync

同步读取,参数如下:

  • 第一个参数为读取文件的路径或文件描述符
  • 第二个参数为 options,默认值为 null,其中有 encoding(编码,默认为 null)和 flag(标识位,默认为 r),也可直接传入 encoding

结果为返回文件的内容

const fs = require("fs");

let buf = fs.readFileSync("1.txt");
let data = fs.readFileSync("1.txt", "utf8");

console.log(buf); // <Buffer 48 65 6c 6c 6f>
console.log(data); // Hello

fs.readFile

异步读取方法 readFilereadFileSync 的前两个参数相同,最后一个参数为回调函数,函数内有两个参数 err(错误)和 data(数据),该方法没有返回值,回调函数在读取文件成功后执行

const fs = require("fs");

fs.readFile("1.txt", "utf8", (err, data) => {
   if(!err){
       console.log(data); // Hello
   }
});

文件写入

writeFileSync

同步写入,有三个参数:

  • 第一个参数为写入文件的路径或文件描述符
  • 第二个参数为写入的数据,类型为 String 或 Buffer
  • 第三个参数为 options,默认值为 null,其中有 encoding(编码,默认为 utf8)、 flag(标识位,默认为 w)和 mode(权限位,默认为 0o666),也可直接传入 encoding
const fs = require("fs");

fs.writeFileSync("2.txt", "Hello world");
let data = fs.readFileSync("2.txt", "utf8");

console.log(data); // Hello world

writeFile

异步写入,writeFilewriteFileSync 的前三个参数相同,最后一个参数为回调函数,函数内有一个参数 err(错误),回调函数在文件写入数据成功后执行

const fs = require("fs");

fs.writeFile("2.txt", "Hello world", err => {
    if (!err) {
        fs.readFile("2.txt", "utf8", (err, data) => {
            console.log(data); // Hello world
        });
    }
});

文件追加写入

appendFileSync

参数如下:

  • 第一个参数为写入文件的路径或文件描述符
  • 第二个参数为写入的数据,类型为 String 或 Buffer
  • 第三个参数为 options,默认值为 null,其中有 encoding(编码,默认为 utf8)、 flag(标识位,默认为 a)和 mode(权限位,默认为 0o666),也可直接传入 encoding
const fs = require("fs");

fs.appendFileSync("3.txt", " world");
let data = fs.readFileSync("3.txt", "utf8");

appendFile

异步追加写入方法 appendFileappendFileSync 的前三个参数相同,最后一个参数为回调函数,函数内有一个参数 err(错误),回调函数在文件追加写入数据成功后执行

const fs = require("fs");

fs.appendFile("3.txt", " world", err => {
    if (!err) {
        fs.readFile("3.txt", "utf8", (err, data) => {
            console.log(data); // Hello world
        });
    }
});

文件拷贝

copyFileSync

同步拷贝

const fs = require("fs");

fs.copyFileSync("3.txt", "4.txt");
let data = fs.readFileSync("4.txt", "utf8");

console.log(data); // Hello world

copyFile

异步拷贝

const fs = require("fs");

fs.copyFile("3.txt", "4.txt", () => {
    fs.readFile("4.txt", "utf8", (err, data) => {
        console.log(data); // Hello world
    });
});

创建目录

mkdirSync

同步创建,参数为一个目录的路径,没有返回值,在创建目录的过程中,必须保证传入的路径前面的文件目录都存在,否则会抛出异常

// 假设已经有了 a 文件夹和 a 下的 b 文件夹
fs.mkdirSync("a/b/c")

mkdir

异步创建,第二个参数为回调函数

fs.mkdir("a/b/c", err => {
    if (!err) console.log("创建成功");
});
  1. 说说对 Node 中的 Buffer 的理解?应用场景?

一、是什么

Node应用中,需要处理网络协议、操作数据库、处理图片、接收上传文件等,在网络流和文件的操作中,要处理大量二进制数据,而Buffer就是在内存中开辟一片区域(初次初始化为8KB),用来存放二进制数据

在上述操作中都会存在数据流动,每个数据流动的过程中,都会有一个最小或最大数据量

如果数据到达的速度比进程消耗的速度快,那么少数早到达的数据会处于等待区等候被处理。反之,如果数据到达的速度比进程消耗的数据慢,那么早先到达的数据需要等待一定量的数据到达之后才能被处理

这里的等待区就指的缓冲区(Buffer),它是计算机中的一个小物理单位,通常位于计算机的 RAM

简单来讲,Nodejs不能控制数据传输的速度和到达时间,只能决定何时发送数据,如果还没到发送时间,则将数据放在Buffer中,即在RAM中,直至将它们发送完毕

上面讲到了Buffer是用来存储二进制数据,其的形式可以理解成一个数组,数组中的每一项,都可以保存8位二进制:00000000,也就是一个字节

例如:

const buffer = Buffer.from("why")

二、使用方法

Buffer 类在全局作用域中,无须require导入

创建Buffer的方法有很多种,我们讲讲下面的两种常见的形式:

  • Buffer.from()
  • 0 Buffer.alloc()

Buffer.from()

const b1 = Buffer.from('10');
const b2 = Buffer.from('10', 'utf8');
const b3 = Buffer.from([10]);
const b4 = Buffer.from(b3);

console.log(b1, b2, b3, b4); // <Buffer 31 30> <Buffer 31 30> <Buffer 0a> <Buffer 0a>

Buffer.alloc()

const bAlloc1 = Buffer.alloc(10); // 创建一个大小为 10 个字节的缓冲区
const bAlloc2 = Buffer.alloc(10, 1); // 建一个长度为 10 的 Buffer,其中全部填充了值为 `1` 的字节
console.log(bAlloc1); // <Buffer 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00>
console.log(bAlloc2); // <Buffer 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01>

在上面创建buffer后,则能够toString的形式进行交互,默认情况下采取utf8字符编码形式,如下

const buffer = Buffer.from("你好");
console.log(buffer);
// <Buffer e4 bd a0 e5 a5 bd>
const str = buffer.toString();
console.log(str);
// 你好

如果编码与解码不是相同的格式则会出现乱码的情况,如下:

const buffer = Buffer.from("你好","utf-8 ");
console.log(buffer);
// <Buffer e4 bd a0 e5 a5 bd>
const str = buffer.toString("ascii");
console.log(str); 
// d= e%=

当设定的范围导致字符串被截断的时候,也会存在乱码情况,如下:

const buf = Buffer.from('Node.js 技术栈', 'UTF-8');

console.log(buf)          // <Buffer 4e 6f 64 65 2e 6a 73 20 e6 8a 80 e6 9c af e6 a0 88>
console.log(buf.length)   // 17

console.log(buf.toString('UTF-8', 0, 9))  // Node.js �
console.log(buf.toString('UTF-8', 0, 11)) // Node.js 技

所支持的字符集有如下:

  • ascii:仅支持 7 位 ASCII 数据,如果设置去掉高位的话,这种编码是非常快的
  • utf8:多字节编码的 Unicode 字符,许多网页和其他文档格式都使用 UTF-8
  • utf16le:2 或 4 个字节,小字节序编码的 Unicode 字符,支持代理对(U+10000至 U+10FFFF)
  • ucs2,utf16le 的别名
  • base64:Base64 编码
  • latin:一种把 Buffer 编码成一字节编码的字符串的方式
  • binary:latin1 的别名,
  • hex:将每个字节编码为两个十六进制字符

三、应用场景

Buffer的应用场景常常与流的概念联系在一起,例如有如下:

  • I/O操作
  • 加密解密
  • zlib.js

I/O操作

通过流的形式,将一个文件的内容读取到另外一个文件

const fs = require('fs');

const inputStream = fs.createReadStream('input.txt'); // 创建可读流
const outputStream = fs.createWriteStream('output.txt'); // 创建可写流

inputStream.pipe(outputStream); // 管道读写

加解密

在一些加解密算法中会遇到使用 Buffer,例如 crypto.createCipheriv 的第二个参数 keystringBuffer 类型

zlib.js

zlib.jsNode.js 的核心库之一,其利用了缓冲区(Buffer)的功能来操作二进制数据流,提供了压缩或解压功能

本文由微信公众号量子前端原创,哈喽比特收录。
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/_p7vAI6mRp7E_NIONAqFKw

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