当我们谈论NodeJS时，我们在谈论什么？

demon陈少
165 阅读18分钟

什么是nodejs

javaScript是一门脚本语言，通常被用来编写、执行本地源代码。脚本语言需要一个解析器才能运行，HTML文件中的JavaScript代码由浏览器解析执行。而自行执行JavaScript代码则需要Node.js解析器才能运行。

每个解析器都是一个运行环境，允许JavaScript定义各种数据结构和执行各种计算，同时也允许JavaScript调用运行环境提供的内置对象和方法。

浏览器环境下，JavaScript常被用来操作DOM等功能，因此浏览器提供了document等内置对象；

在Node.js环境下，JavaScript通常用来处理磁盘文件和搭建HTTP服务器，因此Node.js提供了fs、http等内置对象。

Node.js是一个基于V8引擎的JavaScript运行环境。V8引擎具有快速执行JavaScript代码的能力，并且性能非常优秀。Node.js专注于优化一些特殊用例，并提供了替代的API，在非浏览器环境下更好地运行V8引擎。

作为一种服务器端JavaScript平台，Node.js能够快速创建网络应用程序。同时，它也支持前后端JavaScript编程，为开发者提供了更高效的系统设计和一致性。

参考《Node.js是用来做什么的？》

NodeJS特性

要了解 Node.js 的工作原理，我们必须了解三个主要组件。这些组件是

以下是一些使得Node.js成为软件架构师的首选的重要特征：

  1. 异步和事件驱动的Node.js库- 所有API都是异步非阻塞的，这意味着Node.js服务器不必等待API返回数据。它可以立即移动到下一个API调用，利用Node.js事件通知机制来获取从API调用获得的响应。这种异步的事件驱动机制，使得服务器可以高效地响应并快速处理大量请求。

  2. 非常快的Node.js代码执行- Node.js代码在谷歌Chrome的V8 JavaScript引擎上运行，速度非常快。

  3. 单线程但高度可扩展的Node.js - Node.js使用事件循环单线程模型，事件机制有助于服务器以非阻塞的方式响应请求，这使得服务器具备高度可扩展性。 相比传统服务器使用创建线程等方式来处理请求，Node.js使用单线程和单一程序处理方式，能够更好地处理大量请求，并具备更高的可扩展性。例如，Node.js可以比传统的Apache HTTP服务器处理更多请求。

  4. 无缓冲的Node.js应用 - Node.js应用程序从来不需要缓冲任何数据。这些应用程序只需输出块中的数据，不需要在内存中缓冲大量数据。

总之，以上特点都让Node.js成为软件架构师的首选，因为它可以高效地响应请求并处理大量请求，从而提高系统的性能和可扩展性。

统一在Javascript浏览器之外的实现， CommonJS

自从Netscape浏览器问世以来，JavaScript就一直在探索本地编程的路。 不幸的是，当时服务端JavaScript的发展基本上是借鉴其他服务器端语言的实现，因此缺乏特色和实用价值。 随着JavaScript在前端应用的广泛应用以及服务端JavaScript的推进，JavaScript现有的规范变得非常弱，难以满足JavaScript在大规模应用方面的需求。在以JavaScript为宿主语言的环境中，只有基本的原生对象和类型，其他对象和API取决于宿主的提供，因此，JavaScript缺乏以下功能：

  1. 模块系统：没有原生支持的闭包作用域或依赖管理。
  2. 标准库：除了一些核心库外，没有文件系统API和IO流API等。
  3. 标准接口：缺乏像Web服务器或数据库这样的统一接口。
  4. 包管理系统：不能自动加载和安装依赖。

因此，CommonJS（www.commonjs.org）规范应运而生，目的是为了构建JavaScript在包括Web服务器、桌面、命令行工具以及浏览器中的生态系统。

CommonJS试图定义一套可供普通应用程序使用的API，以填补JavaScript标准库过于简单的不足。 其终极目标是制定类似于C ++标准库的规范，使基于CommonJS API的应用程序可以在不同的环境下运行，就像使用C ++编写的应用程序可以使用不同的编译器和运行时函数库一样。例如：模块、包、系统、二进制、控制台、编码、文件系统、套接字、单元测试等等。

Node.js是CommonJS规范最流行的实现之一。Node.js实现了require方法作为其模块引入的方法，同时，NPM则基于CommonJS规范定义的模块规范，实现了依赖管理、模块自动安装等功能。

ps：自 Node.js v13.2.0 开始，‌Node.js 已经支持 ES Modules。‌这意味着开发者可以在 Node.js 项目中使用 import 和 export 语法来组织代码，‌这是 JavaScript 的一种模块化编程方式

常用框架

  1. express:完善、出现早、文档全、社区大
  2. koa:超前，完善中
  3. hapi：复杂，适合大型项目

NodeJS下载安装

NodeJS提供了一些安装程序可以从nodejs.org下载安装。

管理Nodejs版本

nvm

nvm是一款流行的Node.js版本管理工具，可以通过命令行界面实现快速、简便的Node.js版本安装、切换和管理。使用nvm，您可以轻松地安装和切换不同版本的Node.js，以适应不同的开发需求和应用场景。同时，nvm还具备方便的命令行接口和完善的文档支持，让用户能够快速上手并进行高效的开发工作。

nvm 只适用于 macOS 和 Linux 用户的项目，如果是 Windows 用户，可以使用 nvm-windows 、nodist 或 nvs 替换。

# 方式1 浏览器打开下面链接下载
https://github.com/nvm-sh/nvm/blob/v0.39.1/install.sh
# 下载完成后，通过命令安装
sh install.sh

# 方式2 推荐
curl -o- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.39.1/install.sh | bash

# 方式3
wget -qO- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.39.1/install.sh | bash

安装过程中如果遇到一些奇怪的问题，可以查看下 nvm 补充说明。

常用命令

nvm ls                # 查看版本安装所有版本
nvm ls-remote         # 查看远程所有的 Node.js 版本
nvm install 17.0.0    # 安装指定的 Node.js 版本
nvm use 17.0.0        # 使用指定的 Node.js 版本
nvm alias default 17.0.0  # 设置默认 Node.js 版本
nvm alias dev 17.0.0  # 设置指定版本的别名，如将 17.0.0 版本别名设置为 dev

Node.js模块系统

❝ 为了让Node.js的文件可以相互调用，Node.js提供了一个简单的模块系统。 模块是Node.js 应用程序的基本组成部分，文件和模块是一一对应的。换言之，一个 Node.js 文件就是一个模块，这个文件可能是JavaScript 代码、JSON 或者编译过的C/C++ 扩展。
❞

模块化编程

随着网页应用程序的不断发展，网页的功能越来越类似于桌面程序，需要许多不同的人协同工作并进行进度管理、单元测试等等。因此，软件工程的方法逐渐成为网页开发者必不可少的技能。在此情境下，Javascript模块化编程成为一项迫切的需求。通过模块化编程，开发者只需要专注于实现核心业务逻辑，而其他的任务则可以由其他开发者编写的模块来实现。

模块化编程的优势在于可以避免常见的问题，比如**「命名冲突」和「文件依赖」**。

通过模块化编程，我们可以避免在代码中出现**「重复的变量名或函数名」**，从而确保代码的正确性和可维护性。

另外，使用模块化编程还可以解决文件依赖问题，开发者可以轻松地管理代码中的各个模块之间的依赖关系，并确保它们能够正确地加载和运行。这些优势使得模块化编程成为现代网页开发中不可或缺的一部分。

Node中模块分类

NodeJS中模块分为2类：原生模块和文件模块。

原生模块即Node.jsAPI提供的原声模块，原生模块在启动时已经被加载。(如：os模块、http模块、fs模块、buffer模块、path模块等)

//调用原生模块不需要指定路径
var http = require('http');

文件模块为动态加载模块，加载文件模块的主要由原生模块module来实现和完成。原生模块在启动时已经被加载，而文件模块则需要通过调用Node.js的require方法来实现加载。

//调用文件模块必须指定路径，否则会报错
var sum = require('./sum.js');

模块操作

在编写每个模块时，都有require、exports、module三个预先定义好的变量可供使用。

require 加载模块

require方法接受以下几种参数的传递：

  1. http、fs、path等，原生模块。
  2. ./mod或../mod，相对路径的文件模块。
  3. /pathtomodule/mod，绝对路径的文件模块。
  4. mod，非原生模块的文件模块。

require函数在当前模块中被使用以加载其他模块。传入模块名后，将返回一个包含导出对象的模块。模块名可以是相对路径（以./开头）或绝对路径（以/或C:这样的盘符开头）。此外，模块名中的.js扩展名可以省略。以下是一个示例：

var foo1 = require('./foo');
var foo2 = require('./foo.js');
var foo3 = require('/home/user/foo');
var foo4 = require('/home/user/foo.js');
//foo1 ~ foo4 中保存的是同一个模块的导出对象。

//加载node 核心模块
var fs = require('fs');
var http = require('http');
var os = require('os');
var path = require('path');

加载和使用json文件

var data = require('./data.json');

exports 创建模块

exports对象是当前模块的导出对象，用于导出模块公有方法和属性。别的模块通过require函数使用当前模块时得到的就是当前模块的exports对象。以下例子中导出了一个公有方法。

//sum.js
exports.sum = function(a,b){
    return a+b;
}

//main.js
var m = require("./sum");
var num = m.sum(10,20);
console.log(num);

module

通过module对象可以访问到当前模块的一些相关信息，但最多的用途是替换当前模块导出对象。例如模块默认导出对象默认是一个普通对象，如果想改为一个函数可以通过如下方式： 导出一个普通函数：

//sum.js
function sum(a,b){
    return a+b;
}
module.exports= sum;
//main.js
var sum = require('./sum');
sum(10,20);// 30

导出一个构造函数：

//hello.js
function hello(){
    this.name ="你的名字";
    this.setName = function(name){
        this.name = name;
    }
    this.sayName = function(){
        alert(this.name);
    }
}
module.exports= hello;

//main.js
var hello = require('./hello.js');
var o = new hello();
o.setName('张三');
o.sayName(); // 张三

模块初始化

一个模块中的JS代码仅在模块第一次被使用时执行一次，并在执行过程中初始化模块的导出对象。之后，缓存起来的导出对象被重复利用。

模块加载优先级

❝ 模块加载优先级：已经缓存模块 > 原生模块 > 文件模块 > 从文件加载
❞

Node.js 的 require方法中的文件查找策略如下： 由于Node.js中存在4类模块（原生模块和3种文件模块），尽管require方法极其简单，但是内部的加载却是十分复杂的，其加载优先级也各自不同。如下图所

模块路径解析规则

  1. 内置模块 如果传递给require函数的是NodeJS内置模块名称，不做路径解析，直接返回内部模块的导出对象，例如require('fs')。

  2. node_modules目录 NodeJS定义了一个特殊的node_modules目录用于存放模块。例如某个模块的绝对路径是/home/user/hello.js，在该模块中使用require('foo/bar')方式加载模块时，则NodeJS依次尝试使用以下路径。

/home/user/node_modules/foo/bar
/home/node_modules/foo/bar
/node_modules/foo/bar

主模块

通过命令行参数传递给**「NodeJS」**以启动程序的模块被称为主模块。主模块负责调度组成整个程序的其它模块完成工作。例如通过以下命令启动程序时，main.js就是主模块。

Node运行机制

和浏览器的不同

(建议收藏)--深入浅出JS运行机制（Event Loop）

NPM应用

什么是NPM

Node 成功的主要因素之一是它广受欢迎的软件包管理器——npm，因为 npm 使 JavaScript 开发人员可以快速方便地共享软件包

npm（“Node 包管理器”）是 JavaScript 运行时 Node.js 的默认程序包管理器。 Node Packaged Modules 简称

Node本身提供了一些基本API模块，但是这些基本模块难以满足开发者需求。Node需要通过使用NPM来管理开发者自我研发的一些模块，并使其能够共用与其他开发者

npm 由两个主要部分组成:

. 用于发布和下载程序包的 CLI（命令行界面）工具

. 托管 JavaScript 程序包的 在线存储库

为了更直观地解释，我们可以将存储库 npmjs.com 视为一个物流集散中心，该中心从卖方（npm 包裹的作者）那里接收货物的包裹，并将这些货物分发给买方（npm 包裹的用户）。

为了促进此过程，npmjs.com 物流集散中心雇用了一群勤劳的袋熊（npm CLI），他们将被分配给每个 npmjs.com 用户作为私人助理。 因此，dependencies（依赖项）会如下传递给 JavaScript 开发人员：

发布 JS 软件包的过程如下：

NPM使用

NPM是随同NodeJS一起安装的包管理工具，能解决NodeJS代码部署上的很多问题，常见的使用场景有以下几种：

  1. 允许用户从NPM服务器下载别人编写的第三方包到本地使用。
  2. 允许用户从NPM服务器下载并安装别人编写的命令行程序到本地使用。
  3. 允许用户将自己编写的包或命令行程序上传到NPM服务器供别人使用。

由于新版的nodejs已经集成了npm，所以之前npm也一并安装好了。同样可以通过输入

 npm -v

来测试是否成功安装。命令如下，出现版本提示表示安装成功:

$ npm -version
9.5.1

升级更新NPM

$ sudo npm install npm -g

使用NPM安装模块

有一个简单安装任何Node.js模块，语法如下：

$ npm install <Module Name>

例如，下面是安装一个著名的Node.jsweb框架模块的命令叫 express:

$ npm install express

现在，你可以在js文件中使用此模块如下：

var express = require('express');

ps：为什么用pnpm是对npm的降维打击 《当我们谈论NodeJS时，我们在谈论什么(二)？》

本地安装VS全局安装

本地安装 默认情况下，NPM安装指定包默认会安装到本地。本地安装指的是包安装在当前目录中node_modules文件夹中。本地安装的包都可以通过require()方法进行访问。例如我们安装Express模块:

$ npm install express

列出所有本地安装的模块

$ npm ls

全局安装 全局安装包都存储在系统目录中。我们可以在nodejs的CLI(命令行界面)使用，但是不能直接使用require()方法进行访问。例如安装http-server包：

//全局安装 -g
$ npm install -g http-server
//使用node CLI  
$ http-server

卸载模块

使用下面的命令卸载Node.js模块

npm uninstall express

更新模块

npm update express

搜索模块

搜索使用NPM包名

npm search express

下载三方包

NPM建立了一个NodeJS生态圈，NodeJS开发者和用户可以在里边互通有无。

当你需要下载第三方包时,首先要知道有哪些包可用。npmjs.com提供了可以根据包名来搜索的平台，但是如果不知道包名可以百度一下。知道了包名后，就可以使用命令去安装了，例如：Express

npm install express

下载完成之后，express包就放在了工程目录下的node_modules目录中，在代码中只需要通过reuqire('express')的方式去引用，无需指定包路径。 以上命令默认下载最新版本第三方包，如果要下载指定版本，可以在包名后面追加@,例如通过如下命令可以下载0.0.1版本的express。

npm install express@0.0.1

如果使用到的第三方包比较多，在终端下一个包一条命令的安装非常不方便，因此NPM对package.json的字段做了扩展，允许在其中添加三方包依赖。

{
    "name":"test",
    "main":"./lib/main.js",
    "dependencies":{
        "http-server":"3.2.1"
    }
}

这样处理后，在工程目录下就可以使用npm install命令批量安装三包了。最重要的是，当以后吧test项目上传到了NPM服务器，别人下载这个包时，NPM会根据包中声明的三方依赖包进行自动下载依赖。这样用户只需要关心要使用的包，不用管其依赖的三方包。

给NPM服务器发布自己的包

第一次使用NPM发布自己的包需要在npmjs.com注册一个账号

npm的常用命令

npm -v          #显示版本，检查npm 是否正确安装。

npm install express   #安装express模块

npm install -g express  #全局安装express模块

npm list         #列出已安装模块

npm show express     #显示模块详情

npm update        #升级当前目录下的项目的所有模块

npm update express    #升级当前目录下的项目的指定模块

npm update -g express  #升级全局安装的express模块

npm uninstall express  #删除指定的模块

NPM项目中运用

package.json

每个 JavaScript 项目（无论是 Node.js 还是浏览器应用程序）都可以被当作 npm 软件包，并且通过 package.json 来描述项目和软件包信息。

我们可以将 package.json 视为快递盒子上的运输信息。

当运行 npm init 初始化 JavaScript/Node.js 项目时，将生成 package.json 文件，文件内的内容(基本元数据)由开发人员提供：

. name：JavaScript 项目或库的名称。

. version：项目的版本。通常，在应用程序开发中，由于没有必要对开源库进行版本控制，因此经常忽略这一块。但是，仍可以用它来定义版本。

. description：项目的描述。

. license：项目的许可证。

npm scripts

package.json 还支持一个 scripts 属性，可以把它当作在项目本地运行的命令行工具。例如，一个 npm 项目的 scripts部分可能看起来像这样：

{
  "scripts": {
    "build": "tsc",
    "format": "prettier --write **/*.ts",
    "format-check": "prettier --check **/*.ts",
    "lint": "eslint src/**/*.ts",
    "pack": "ncc build",
    "test": "jest",
    "all": "npm run build && npm run format && npm run lint && npm run pack && npm test"
  }
}

eslint，prettier，ncc，jest 不是安装为全局可执行文件，而是安装在项目本地的 node_modules/.bin/ 中。

最新引入的 npx 使我们可以像在全局安装程序一样运行这些 node_modules 项目作用域命令，方法是在其前面加上 npx ...（即npx prettier --write ** / *。ts）。

dependencies vs devDependencies

这两个以键值对象的形式出现，其中 npm 库的名称为键，其语义格式版本为值。 大家可以看看 Github 的 TypeScript 操作模板中的示例：

{
  "dependencies": {
    "@actions/core": "^1.2.3",
    "@actions/github": "^2.1.1"
  },
  "devDependencies": {
    "@types/jest": "^25.1.4",
    "@types/node": "^13.9.0",
    "@typescript-eslint/parser": "^2.22.0",
    "@zeit/ncc": "^0.21.1",
    "eslint": "^6.8.0",
    "eslint-plugin-github": "^3.4.1",
    "eslint-plugin-jest": "^23.8.2",
    "jest": "^25.1.0",
    "jest-circus": "^25.1.0",
    "js-yaml": "^3.13.1",
    "prettier": "^1.19.1",
    "ts-jest": "^25.2.1",
    "typescript": "^3.8.3"
  }
}

这些依赖通过带有 --save 或 --save-dev 标志的 npm install 命令安装。 它们分别用于生产和开发/测试环境

. ^：表示最新的次版本，例如， ^1.0.4 可能会安装主版本系列 1 的最新次版本 1.3.0。

. 〜：表示最新的补丁程序版本，与 ^ 类似， 〜1.0.4 可能会安装次版本系列 1.0 的最新次版本1.0.7。

我们在使用 npm install 安装模块的模块的时候 ，一般会使用下面这几种命令形式：

  1. npm ``install ``moduleName ：`` 安装模块到项目目录下（和-s 一致）
  2. npm ``install ``moduleName -g：`` -g 将模块安装到全局，具体安装到磁盘哪个位置，要看npm config prefix的位置。查看：npm config ls,修改：npm config set prefix.
  3. npm ``install ``moduleName --save：（简写：-s）`` -save 将模块安装到项目目录下，并在package文件的dependencies属性写入依赖。
  4. npm ``install ``moduleName --save-dev ：（简写：-d）`` -save-dev 将模块安装到项目目录下，并在package文件的devDependencies属性写入依赖。

所有这些确切的软件包版本都将记录在 「package-lock.json」 文件中。

package-lock.json

该文件描述了 npm JavaScript 项目中使用的依赖项的确切版本。如果 package.json 是通用的描述性标签，则 package-lock.json 是成分表。

就像我们通常不会读取食品包装袋上的成分表（除非你太无聊或需要知道）一样，package-lock.json 并不会被开发人员一行一行进行读取。

package-lock.json 通常是由 npm install 命令生成的，也可以由我们的 NPM CLI 工具读取，以确保使用 npm ci 复制项目的构建环境。

其他补充

Node.js 多进程

Node.js 的单线程特性主要是指 JavaScript 代码执行是单线程的，而多进程/多线程机制则是在应用程序级别上实现并发处理和提高性能的方式，两者并不矛盾，而是相辅相成的。

segmentfault.com/a/119000002…

juejin.cn/post/698848…

参考

(建议收藏)--深入浅出JS运行机制（Event Loop）

一篇文章搞定什么是nodeJs它和NPM关系与项目应用

avatar
文章
阅读
粉丝