Node.js 与前端开发实战 | 青训营笔记

这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第17天，学习的是关于Node.js与前端开发的相关知识。

一、Node.js 的应用场景

（一）前端工程化

• Bundle：webpack、Vite、esbuild、Parcel等
• Uglify：UglifyJS
• Transplie：babeljs、TypeScript
• 其他语言加入前段工程化的竞争：esbuild、Parcel 、prisma等
• 现状：Node.js难以替代

（二）Web服务端应用

• 学习曲线平缓，开发效率较高
• 运行效率接近常见的编译语言
• 社区生态丰富及工具链成熟（npm，V8 inspector）
• 与前端结合的场景会有优势（SSR，同构前端应用。编写页面和后端数据的获取和填充都由 JavaScript 来完成）
• 现状：竞争激烈，Node.js 有自己独特的优势

（三）Electron跨端桌面应用

• 商业应用: vscode、slack、discord、zoom
• 大型公司内的效率工具
• 现状:大部分场景在选型时，都值得考虑

（四）跳动在字节里的Node.js

• BFF应用、SSR应用，例如：Modern.js
• 服务端应用，例如：头条搜索，西瓜视频
• Electron应用：飞连，飞书
• 每年新增1000+Node.js

二、Node.js 运行时结构

（一）V8,libuv

• V8：JavaScript Runtime，诊断调试工具(inspector)
• libuv：eventloop (事件循环)，syscall (系统调用)

（二）特点

1. 异步I/O：

setTimeout(() => {
    console.log('B');
})
console.log('A');

例：读取文件时，当Node.js执行I/O操作时，会在响应返回后恢复操作，而不是阻塞线程并占用额外内存等待。（内存占用更少）

2. 单线程

• worker_thread可以起一个独立线程，但每个线程的模型没有太大变化

function fibonacci(num:number)
            if(num===1 || num===2){
              return 1;
}
return fibonacci(num-1)+fibonacci(num-1);
fibonacci(42)
fibonacci(43)

• JS单线程

  • 实际:JS线程 + uv线程池（4个线程） + V8任务线程池 + V8 Inspector线程

• 优点：不用考虑多线程状态同步问题，也就不需要锁的机制。同时还能比较高效地利用系统资源;

• 缺点：阻塞会产生更多负面影响，比如说对延时有要求的场景

  • 解决办法：多进程或多线程

3. 跨平台

• 跨平台（大部分功能、api）
• Node.js跨平台 + JS无需编译环境（+ Web跨平台 + 诊断工具跨平台）
  • = 开发成本低（大部分场景无需担心跨平台问题），整 体学习成本低

三、如何用编写 Http Server

（一）安装

1. Node.js 官网安装
2. Mac, Linux 环境可以使用 nvm 进行安装
3. 安装慢，安装失败的情况，设置安装源 NVM_NODEJS_ORG_MIRROR=npmmirror.com/mirrors/nod… install 16

（二）编写Http Server + Client, 收发GET, POST请求

• Hello World

const http = require('http');
const port = 3000;
const server = http.createServer((req, res) => {
    res.end('hello'); 
});

server.listen(port, () => {
    console.log(`server listens on:${port}`);	// 监听3000端口
})

• JSON版

const server = http.createServer((req, res) => {
    const bufs = [];    // 取传的数据
    req.on('data', data => {
        bufs.push(data);
    });
    req.on('end', () => {
        const buf = Buffer.concat(bufs).toString('utf-8');
        let msg = 'Hello';
        try {
            reqData = JSON.parse(Buffer.concat(bufs).toString());
         } catch (err) {
         }
         res.setHeader('Content-Type', 'application/json');
        res.end(JSON.stringify({
        echo:reqDate.msg||'Hellow',
        }));
    });
});

• Http Client

const http = require('http');
const body = JSON.stringify({ msg: 'hello from my own client' });
// [url] [option] [callback]
const req = http.request('http://127.0.0.1:3000', {
    method: 'POST',
    headers: {
        'Content-Type': 'application/json',
        'Content-Length': body.length,
    },
}, (res) => {   
    const bufs = [];
    res.on('data', data => {
        bufs.push(data);
    });
    res.on('end', () => {
        const buf = Buffer.concat(bufs);
        const receive = JSON.parse(buf);
        console.log('receive json.msg is:', receive);
    });
})
req.end(body);

-** Promisify**

function wait(t) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            resolve();
        }, t);
    });
}
wait(1000).then(() => { console.log('get called'); });

• 静态文件服务器

const http = require('http');
const fs = require('fs');
const path = require('path');
const url = require('url');

const folderPath = path.resolve(__dirname, './static');

const server = http.createServer((req, res) => {  // 注意这里的async
   
    const info = url.parse(req.url); // expected http://127.0.0.1:3000/index.html

    // static/index.html
    const filepath = path.resolve(folderPath, './'+info.path);
    console.log('filepath', filepath);
    // stream风格的api，其内部内存使用率更好
    const filestream = fs.createReadStream(filepath);
    filestream.pipe(res);
});
const port = 3000;
server.listen(port, () => {
    console.log(`server listens on:${port}`);
})

• 编写React SSR服务
  • SSR (server side rendering)的特点：
    • 相比传统HTML模版引擎:避免重复编写代码
    • 相比SPA (single page application)：首屏渲染更快，SEO（搜索引擎优化）友好
  • 缺点：
    • 通常qps（每秒查询率）较低，前端代码编写时需要考虑服务端渲染情况 例子：

const React = require('react');
const ReactDOMServer = require('react-dom/server');
const http = require('http');
function App(props) {
    return React.createElement('div', {}, props.children || 'Hello');
}
const server = http.createServer((req, res) => {
    res.end(`
        <!DOCTYPE html>
        <html>
            <head>
                <title>My Application</title>
            </head>
            <body>
                ${ReactDOMServer.renderToString(
                    React.createElement(App, {}, 'my_content'))}
                <script>
                    alert('yes');
                </script>
            </body>
        </html>
    `);
})
const port = 3000;
server.listen(port, () => {
    console.log('listening on: ', port);
})

SSR难点：

1. 需要处理打包代码
2. 需要思考前端代码在服务端运行时的逻辑
3. 移除对服务端无意义的副作用，或重置环境

• Debug
  • V8 Inspector:开箱即用、特性丰富强大、与前端开发一致、跨平台
    • node -- inspect
    • open http://localhost:9229/json
  • 场景:
    • 查看console.log内容
    • breakpoint
    • 高CPU、死循环: cpuprofile
    • 高内存占用：heapsnapshot
    • 性能分析
• 部署

  • 部署要解决的问题

    • 守护进程：当进程退出时，重新拉起
    • 多进程：cluster便捷地利用多进程
    • 记录进程状态，用于诊断

  • 容器环境

    • 通常有健康检查的手段，只需考虑多核cpu利用率即可

四、延伸话题

（一）Node.js贡献代码

1. 快速了解Node.js代码

Node. js Core贡献入门

2. 好处

• 从使用者的角色逐步理解底层细节，可以解决更复杂的问题，
• 自我证明，有助于职业发展;
• 解决社区问题，促进社区发展;

3. 难点

• 花时间（真实）

（二）编译Node.js

1. 为什么要学习编译Node.js

• 认知:黑盒到白盒，发生问题时能有迹可循
• 贡献代码的第一步

2. 如何编译

• 参考：Maintaining the build files
• ./configure &&make install
• 演示：给net模块添加自定义属性

（三）诊断/追踪

• 诊断——低频、重要且具有挑战性
• 需要了解Node.js底层和操作系统以及各种工具
• 需要经验

（四）WASM, NAPI

• Node.js(因为V8)是执行WASM代码的天然容器，和浏览器WASM是同一运行时，同时Node.js支持WASI
• NAPI执行C接口的代码(C/C++/Rust…)，同时能保留原生代码的性能
• 不同编程语言间通信的一种方案。