Node.js 实战笔记几个基础的Node程序示例。得益于浏览器厂商的白热化竞争，JavaScript的性能以不可思议

第1章 Node基础

本章内容

Node.js是什么
服务端JavaScript
Node的异步和事件触发本质
Node为谁而生
Node程序示例

我们在本章中会看到下面这些概念：

为什么JavaScript对服务端开发很重要；
浏览器如何用JavaScript处理I/O；
Node在服务端如何处理I/O；
DIRT程序是什么意思，为什么适于用Node开发；
几个基础的Node程序示例。

1.1 构建于JavaScript之上

得益于浏览器厂商的白热化竞争，JavaScript的性能以不可思议的速度得到了大幅提升。现代化JavaScript虚拟机的性能正改变着可以构建在Web上的应用类型。在服务器端编程，Node使用的是为Google Chrome提供动力的V8虚拟机。V8让Node在性能上得到了巨大的提升，因为它去掉了中间环节，执行的不是字节码，用的也不是解释器，而是直接编译成了本地机器码。Node已经赚足了眼球。但JavaScript只是整幅拼图中的一块；Node使用JavaScript的方式则更为有趣。为了理解Node环境，我们先看看你最熟悉的JavaScript环境：浏览器。

1.2 异步和事件触发：浏览器

Node为服务端JavaScript提供了一个事件驱动的、异步的平台。它把JavaScript带到服务端中的方式跟浏览器把JavaScript带到客户端的方式几乎一模一样。了解浏览器的工作原理对我们了解Node的工作原理会有很大帮助。它们都是事件驱动（用事件轮询）和非阻塞的I/O处理（用异步I/O）。

事件轮询和异步I/O

<!--我们来看一小段jQuery用XMLHttpRequest（XHR）做Ajax请求的代码：-->
$.post('/resource.json', function (data) { //I/O不会阻塞执行
  console.log(data);
 });
 // 脚本继续执行

注意，代码没有写成下面这样：

var data = $.post('/resource.json');  //在I/O完成之前程序会被阻塞
console.log(data);

1.3 异步和事件触发：服务器

可能大多数人都了解传统的服务端编程的I/O模型，就像1.2节那个“阻塞”的jQuery例子一样。下面是一个PHP的例子：

$result = mysql_query('SELECT * FROM myTable'); //在数据库查询完成之前程序不会继续执行
print_r($result);

这段代码做了些I/O操作，并且在所有数据回来之前，这个进程会被阻塞。对于很多程序而言，这个模型没什么问题，并且很容易理解。但有一点可能会被忽略：这个进程也有状态，或者说内存空间，并且在I/O完成之前基本上什么也不会做。根据I/O操作的延迟情况，那可能会有10ms到几分钟的时间。延迟也可能是由下列意外情况引发的：

硬盘正在执行维护操作，读/写都暂停了；
因为负载增加，数据库查询变得更慢了；
由于某种原因，今天从sitexyz.com拉取资源非常迟缓。

如果程序在I/O上阻塞了，当有更多请求过来时，服务器会怎么处理呢？在这种情景中通常会用多线程的方式。一种常见的实现是给每个连接分配一个线程，并为那些连接设置一个线程池。你可以把线程想象成一个计算工作区，处理器在这个工作区中完成指定的任务。线程通常都是处于进程之内的，并且会维护它自己的工作内存。每个线程会处理一到多个服务器连接。尽管这听起来是个很自然的委派服务器劳动力的方式（最起码对那些曾经长期采用这种方式的开发人员来说是这样的）但程序内的线程管理会非常复杂。此外，当需要大量的线程处理很多并发的服务器连接时，线程会消耗额外的操作系统资源。线程需要CPU和额外的RAM来做上下文切换。

NGINX，它跟Apache一样，是个HTTP服务器，但它用的不是带有阻塞I/O的多线程方式，而是带有异步I/O的事件轮询（就像浏览器和Node一样）。因为这些设计上的选择，NGINX通常能处理更多的请求和客户端连接，它因此变成了响应能力更强的解决方案。

图1-2 NGINX和Apache的一个基准比较

在Node中，I/O几乎总是在主事件轮询之外进行，使得服务器可以一直处于高效并且随时能够做出响应的状态，就像NGINX一样。这样进程就更加不会受I/O限制，因为I/O延迟不会拖垮服务器，或者像在阻塞方式下那样占用很多资源。因此一些在服务器上曾经是重量级的操作，在Node服务器上仍然可以是轻量级的。

1.4 DIRT程序

实际上，Node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程序。因为Node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。

1.4.1 默认DIRT

Node从构建开始就有一个事件驱动和异步的模型。JavaScript从来没有过标准的I/O库，那是服务端语言的常见配置。对于JavaScript而言，这总是由“宿主”环境决定的。JavaScript最常见的宿主环境，也是大多数开发人员所用的，就是浏览器，它是事件驱动和异步的。

1.4.2 简单的异步程序

使用jQuery的Ajax例子：

$.post('/resource.json', function (data) {
    console.log(data); 
});

我们要在Node里做一个跟这个差不多的例子，不过这次是用文件系统（fs ）模块从硬盘中加载resource.json

var fs = require('fs'); 
fs.readFile('./resource.json', function (er, data) {
    console.log(data);
})

1.4.3 Hello World HTTP服务器

Node常被用来构建服务器。如果你过去习惯于把程序部署到服务器中运行（比如把PHP程序放到Apache HTTP服务器上），可能会觉得这种方式很怪异。在Node中，服务器和程序是一样的。下面是个简单的HTTP服务器实现，它会用“Hello World”响应所有请求：

var http = require('http'); 
http.createServer(function (req, res) {
  res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
  res.end('Hello World\n');
}).listen(3000);
console.log('Server running at http://localhost:3000/');

下面是同一服务器的另一种写法，这样看起来request 事件更明显：

var http = require('http');
var server = http.createServer();
server.on('request', function (req, res) {&emsp;&emsp;//为request设置一个事件监听器
    res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
    res.end('Hello World\n');
})
server.listen(3000);
console.log('Server running at http://localhost:3000/');

1.4.4 流数据 Node在数据流和数据流动上也很强大。你可以把数据流看成特殊的数组，只不过数组中的数据分散在空间上，而数据流中的数据是分散在时间上的。通过将数据一块一块地传送，开发人员可以每收到一块数据就开始处理，而不用等所有数据都到全了再做处理。下面我们用数据流的方式来处理resource.json：

var stream = fs.createReadStream('./resource.json')
stream.on('data', function (chunk) {   //当有新的数据块准备好时会激发data事件
    console.log(chunk)
})
stream.on('end', function () {
    console.log('finished')
})

只要有新的数据块准备好，就会激发data 事件，当所有数据块都加载完之后，会激发一个end 事件。由于数据类型不同，数据块的大小可能会发生变化。有了对读取流的底层访问，程序就可以边读取边处理，这要比等着所有数据都缓存到内存中再处理效率高得多。Node中也有可写数据流，可以往里写数据块。当HTTP服务器上有请求过来时，对其进行响应的res 对象就是可写数据流的一种。

我们借用一下前面那个HTTP服务器，看看如何把一张图片流到客户端：

var http = require('http');
var fs = require('fs');
http.createServer(function (req, res) {
    res.writeHead(200, {'Content-Type': 'image/png'});
    fs.createReadStream('./image.png').pipe(res);  //设置一个从读取流到写出流的管道
}).listen(3000);
console.log('Server running at http://localhost:3000/');

小结

Node跟所有技术一样，并不是万能灵药。它只能解决特定的问题，并为我们开创新的可能性。不管你是做什么的，我们都希望你能了解Node到底适合帮你完成什么样的任务。回顾一下，Node是：

构建在JavaScript之上的；
事件触发和异步的；
专为数据密集型实时程序设计的。

第2章构建有多个房间的聊天室程序

第4章构建Node Web程序

本章内容

用Node的API处理HTTP请求
构建一个RESTful Web服务
提供静态文件服务
接受用户在表单中输入的数据
用HTTPS加强程序的安全性

本章将向你介绍Node为创建HTTP服务器所提供的工具，将学会如何处理其他常见的Web程序需求，比如创建底层的RESTful Web服务，接受用户通过HTML表单输入的数据，监测文件上传进度，以及用Node的安全套接字层（SSL）增强Web程序的安全性等。Node的核心是一个强大的流式HTTP解析器，大概由1500行经过优化的C代码组成，是Node的作者Ryan Dahl写的。这个解析器跟Node开放给JavaScript的底层TCP API相结合，为你提供了一个非常底层，但也非常灵活的HTTP服务器。

图4-1 Node Web程序分层概览

跟Node的大多数核心模块一样，http 模块也很简单。高层的“含糖”API被留给了Connect或Express这样的第三方框架，这样极大地简化了Web程序的构建过程。

4.1 HTTP服务器的基础知识

就像我们在本书中一再提及的那样，Node的API相对来说比较底层。跟PHP之类的语言或其他框架相比，Node的HTTP接口一样比较底层，不过这是为了保证它的速度和灵活性。为了让你能创建出既健壮又高效的Web程序，本节将重点讨论下面这些内容：

Node如何向开发者呈现HTTP请求；
如何编写一个简单的HTTP服务器，用“Hello World”做响应；
如何读取请求头，以及如何设置响应头；
如何设置HTTP响应的状态码。

4.1.1 Node如何向开发者呈现HTTP请求

Node中的http 模块提供了HTTP服务器和客户端接口：

var http = require('http');

创建HTTP服务器要调用http.createServer() 函数。它只有一个参数，是个回调函数，服务器每次收到HTTP请求后都会调用这个回调函数。这个请求回调会收到两个参数，请求和响应对象，通常简写为req 和res ：

var http = require('http');
var server = http.createServer(function(req, res){
    // 处理请求
});

Node不会自动往客户端写任何响应。在调用完请求回调函数之后，就要由你负责用res.end() 方法结束响应了（见图4-2）。这样在结束响应之前，你可以在请求的生命期内运行任何你想运行的异步逻辑。如果你没能结束响应，请求会挂起，直到客户端超时，或者它会一直处于打开状态。Node服务器是长期运行的进程，在它的整个生命期里，它会处理很多请求。

图4-2 Node HTTP服务器上的整个HTTP请求生命周期

Node.js 实战笔记