前端笔记之NodeJS(一)初识NodeJS&内置模块&特点

发布时间:2019-04-19 22:00:18发布者:Mr.Zhang阅读(793)

一、NodeJS简介

NodeJS是开发服务器后台的东西,和PHP、JavaEE、python类似,和传统的浏览器的关注DOM的JS完全不同,将JavaScript触角伸到了服务器端。内核是Chrome浏览器的V8引擎,解析JavaScript的效率是非常快的。

 创始人。

在不升级服务器配置的情况下,如何用软件手段来提升服务器性能:Ryan Dahl大致的感觉到了解决问题的关键是要通过事件驱动和异步I/O来达成目的。

传统的服务器模型:当我们做I/O操作的时候(I表示读,O表示写),CPU被磁盘操作阻塞了,此时我们称这叫做“同步I/O(synchronous I/O),阻塞I/O(blocking I/O)”。

CPU会经常对磁盘驱动发出I/O命令

此时磁盘特别忙,CPU就歇着了。造成了资源浪费。上图这种模式叫做“同步I/O”。

同步(synchronous):当系统遇见了一个需要耗费大量时间的事情的时候,选择死等。
异步(Asynchronous):当系统遇见了一个需要耗费大量时间的事情的时候,不死等,先做后面的事情,耗时事情做完之后,执行回调函数。

 

用PHP做一个例子:下面程序中红色部分是I/O操作,此时CPU被阻塞,此时为什么不限做蓝色计算部分?等红色部分做完了用“回调函数”来显示文件内容多好。

<?php
    //读取文件
    $myfile = fopen("txt.txt", "r");
    //打印文件内存
    echo fread($myfile, filesize("txt.txt"));

    for($i = 2; $i < 100; $i++){
        $count = 0;
        for($j = 1; $j <= $i; $j++){
            if($i % $j == 0){
                $count++;
            }
        }
        if($count == 2){
            echo $i."<br/>";
        }
    }

    fclose($myfile);
?>

V8引擎来了。V8满足他关于高性能Web服务器的想象:

● 没有历史包袱,没有同步I/O。不会出现一个同步I/O导致事件循环性能急剧降低的情况。

● V8性能足够好,远远比Python、Ruby等其他脚本语言的引擎快。

● JavaScript语言的闭包特性非常方便,比C中的回调函数好用。

 创始人Ryan Dahl想到了用V8引擎内核,用JS当做语言去开发服务端程序。

 

 

下面是Nodejs的画风,Nodejs不是语言,语言是JavaScript,Nodejs是一个平台,让我们的JS可以运行在服务端的平台。

var fs = require("fs");
fs.readFile("./txt.txt" ,function(err, data){ console.log(data.toString()); })

for(var i = 2; i < 100; i++){
    count = 0;
    for(var j = 1; j <= i;j++){
        if(i % j == 0){
            count++;
        }
    }
    if(count == 2){
        console.log(i)
    }
}

红色的I/O操作没有将蓝色计算操作阻塞,称为“Non-Blocking I/O”非阻塞I/O。紫色语句是回调函数。

 

官网:https://nodejs.org/en/

中文:http://nodejs.cn/

NodeJS是一个JS运行环境,它构建在chrome的V8引擎上。使用了事件驱动、非阻塞I/O模型,使它轻量并且方便。NodeJS有一个全球最大的包生态系统npm。

 

Node.js使JavaScript的触角伸到了服务器开发中,在Node的世界中,我们关心的不再是用JS操作网页上的DOM、制作交互动画、表单验证……而是服务器端的事情:HTTP请求的处理、GET请求和POST请求、数据库增删改查、cookie和session等等。

 

Node.js的特点:单线程、非阻塞异步I/O、事件驱动。

Nodejs是JS的运行环境,它构建在Chrome的V8引擎上。

Nodejs是一个小极客,追求极致的服务器性能,剑走偏锋的产物。

与其很多服务员闲着,还不如一个服务员100%的工作。

 


二、NodeJS的安装

 

NodeJS和Java虚拟机一样,是跨平台的,也就是说只要写一份代码,可以运行在任何平台上。

 

去NodeJS官网下载:

 

 

 

安装的欢迎界面

 

 

同意协议

 

 

安装路径全程不能有中文。

事实上很多软件公司已经去中文化,文档都是英语的文件名,文件夹都是英语的。

 

 

这个界面不需要改变任何的配置,但是要知道:这里安装了4个东西。

 

 

 

点击下一步就开始安装了

 

 

系统的防火墙,选择是

 

 

nodejs已经被成功的安装。

 

安装完毕之后,按windows键加R键(run),输入cmd(表示commond命令)按回车:

 

 

这是系统的密令提示符,可以输入类似DOS的命令。但是现在要输入

node -v

追求以下真理,安装过程,到底发生了什么?发现了一个Nodejs程序:

我们发现系统的环境变量中,已经添加了这个路径:

系统的环境变量可以保证我们的node在任意CMD盘符下可以被运行

nodejs在windows中是一个exe程序。


 

三、运行Nodejs程序

在c盘创建一个nodejs_study文件,然后写01.js文件

 

将文件拖拽到浏览器中不能执行的。

因为js的执行需要宿主环境(runtime),目前我们只知道一个环境:浏览器+HTML环境。

想要运行01.js程序:

<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>Document</title>
</head>
<body>
</body>
<script type="text/javascript" src="01.js"></script>
</html>

浏览器会渲染html就能执行js。

 

NodeJS是一个全新的JS宿主环境runtime。也就是说可以用node运行js程序,而不需要html和浏览器。

打开CMD,首先注意光标所在盘符位置:

 

01.js文件不在C:\Users\admin>中,而是在C:\nodejs_study,所以要用cd命令来切换光标所在盘符位置:

 

当用cd切换到01.js所在目录时,此时可以用node命令执行js文件:

 

 

也就是说,运行js文件的时候:

① 要保证光标所在位置正确

② 运行谁,就node谁。

 

为了快速打开正确光标所在位置,此时有奇淫技巧:

 

要求大家,在运行node程序的时候,必须进入准确的盘符,不能使用绝对路径

 

最快的运行node程序的方法就是使用visual studio code,或者webstrom。直接按F5,IDE(编程工具)内置的控制台会输出结果。

 

CMD的命令:
cls
清屏。

cd ..
回退到上一级文件夹

cd 文件夹名字
进入这个文件夹

dir
列出当前目录中所有的文件

↑上箭头
重复上一条指令。

四、NodeJS内置模块

4.1 fs模块

NodeJS没有自己的语法,JS能写什么,node就能运行什么

但是要注意,仅限于JS语言核心部分。DOM、BOM不能用,node没有浏览器的那些东西

document.getElementById("box"); window alert()

 

但是可以用定时器

setInterval(function(){
    console.log(Math.random());
},100)

ctrl+c可以打断Nodejs程序的执行。

 

Nodejs中提供了很多内置模块,帮助我们开发,可以提供浏览器所不具备的功能,模块是内置的,不需要额外安装。从fs内置模块学起,fs是file system文件系统的意思,提供了对文件的所有操作

// require表示得到,引入fs内置模块,file system文件系统模块
var fs = require("fs");

//fs模块有个方法叫readFile,可以异步读文件内容
//这个函数是异步函数,也就是说读取文件不会阻塞CPU执行,所以读取到的内容通过回调函数返回
//err参数:错误信息,没有错误将返回null
//data参数:返回文件的内容
fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    if(err){
        console.log("文件读取错误!");
        return;
    }
    //读取的是信息流,是Buffer是缓冲的二进制,用toString()转为字符串
    console.log(data.toString());
});

利用fs.readFile()这个API来读取文件,并且是异步读取文件,这里注意两个事情:

1) 第一个参数是路径,必须以"./"开头,表示从相对于当前的cmd盘符位置去读取文件。

2) 第二个参数是回调函数,注意回调函数中提供了两个参数,分别是err和data。注意,nodejs中的所有回调函数的第一个参数都是err对象,表示错误。如果没有错误,这个对象是null。

 

要会看API:https://nodejs.org/dist/latest-v6.x/docs/api/

 

var fs = require("fs");

fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

fs.readFile("./test2.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

fs.readFile("./test3.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

 

在Nodejs中要适应回调套回调函数的写法:

var fs = require("fs");

fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());

    fs.readFile("./test2.txt",function(err,data){
        console.log(data.toString());

        fs.readFile("./test3.txt",function(err,data){
            console.log(data.toString());
        });
    });
});

4.2 http模块

用http模块,Nodejs可以开发服务器。创建服务器的API要自己背诵记忆一下,不过,后面讲解Express,极大简化服务器的创建:

var http = require('http'); //读取内置http模块,这个模块提供了http服务

//创建一个服务器,是异步函数,事实上node中基本所有函数都是异步的
var server = http.createServer(function(req,res){
    //req表示request用户的请求
    //res表示response服务器的响应

    //设置响应报文头,让类型变为html并且是utf8编码
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
    //页面上输出内容,输出内容用write,end表示结束!
    res.end("<h1>你好,我是nodejs开发的服务器!</h1>");
});

//监听3000端口,默认是80端口,但80被Apache占用了,所以改用3000
server.listen(3000,function(err){
    if(err){
        console.log("服务器开启失败!");
        return;
    }
    console.log("服务器开启成功,在3000端口,快打开浏览器看看吧!");
});

 

此时CMD会被挂起,按ctrl+c打断(打断之后,服务器也打不开了)

 

我们来验证程序确实在服务器上运行的: 

var http = require('http');

var server = http.createServer(function(req,res){
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
    res.end("<h1>你好,我是nodejs开发的服务器!已经诞生了"+ (3 + 3) +"年了</h1>");
});

server.listen(3000);

 

在浏览器中,看不到后端node的源代码:

 

原因是Nodejs执行在服务器端,语句在服务器被执行、编译,此时发给浏览器的就是执行之后、编译后的纯文本了,不含有计算的。

 

两个问题:

1、我用Nodejs搭建的服务器,访问者也必须安装nodejs吗。

不需要的,因为nodejs是服务器程序,生成的内容仅需要浏览器就能访问

 

2、我们用高级ES6语法书写Nodejs程序,必须用高级浏览器访问吗。

不需要的,因为Nodejs程序不在浏览器执行。

 

req表示request用户的请求,访问者的所有必要信息在req中存储,比如

req.url
表示访问路径
req.connection.remoteAddress
表示访问者的ip地址
res表示response服务器的响应,服务器应该给与的反馈。
res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
设置HTTP下行报文体

res.end() 、res.write()负责写下行报文体(就是网页)。

res.end()结束响应,告诉客户端所有消息已经发送完毕,当所有要返回的内容发送完毕时,该函数必须被调用一次,如果不调用该函数,客户端将永远处于等待状态。

 

var http = require('http');

var server = http.createServer((req,res)=>{
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");

    //页面显示的内容
res.write("<h1>hello world!</h1>");
    res.write("<ul>");
    res.write("<li>Nodejs</li>");
    res.write("<li>npm</li>");
    res.write("<li>Express</li>");
    res.write("<li>Mongodb</li>");
    res.write("</ul>");
   res.end(); //必须结束,否则本次操作不结束,浏览器显示为载入中
});

server.listen(3000);

五、NodeJS特点

5.1单线程

写一段程序,证明NodeJS是单线程的:

var http = require("http");

//在服务器外面定义一个变量a
var a = 0;

var server = http.createServer(function(req,res){
a++;
    res.end(a.toString());
});

server.listen(3000)

我们发现不是每个访问者来了都有新的a值,而是全班共用一个a,每个人访问的时候看到的都是已经被刷过的a值。

 

var http = require("http");

var server = http.createServer(function(req,res){
    var a = ~~(Math.random() * 1000);

    if(a == 38){
        throw new Error("有人踩地雷了,此人IP:" + req.connection.remoteAddress);
    }

    res.end("<h1>"+ a +"</h1>");
});

server.listen(3000)

在Java、PHP或者.net等服务器端语言中,会为每一个客户端连接创建一个新的进程。而每个进程需要耗费大约2MB内存。也就是说,理论上一个8GB内存的服务器可以同时连接的最大用户数为4000个左右。要让Web应用程序支持更多的用户,就需要增加服务器的数量,而Web应用程序的硬件成本当然就上升了。

打个比喻,PHP假如是一个餐馆,那么就是一个这样的餐馆:来一个用户,它就给你新招聘一个服务员,专门伺候你。你点菜的时候,这个服务员帮你点菜,你开始吃了,你这个服务员就闲置。这就造成了大量的浪费,凭什么闲置服务员,为什么不去服务别人?

 

Node.js不为每个客户连接创建一个新的线程,而仅仅使用一个线程。当有用户连接了,就触发一个内部事件,通过非阻塞I/O、事件驱动机制,让Node.js程序宏观上也是并行的。使用Node.js,一个8GB内存的服务器,可以同时处理超过4万用户的连接。

 打个比喻,Node.js假如是一个餐馆,那么就是一个这样的餐馆:总共就一个服务员,A用户来了,帮A用户点菜,B用户来了,B用户稍微被阻塞一下,A点完菜之后,厨师开始做,服务B,B开始点菜,点菜的时候A的菜做好了,给B点完菜之后再去给A端菜,A开始吃,此时C来了,说了句欢迎光临之后,“您看看菜单先”,就去给B端菜去了,B开始吃上了,此时C开始点菜……。

 

 微观上,A、B、C不是并行的,但是宏观上他们是并行的!

 另外,单线程的带来的好处,还有操作系统完全不再有线程创建、销毁的时间开销。

 

 


5.2异步I/O特性

再来一个案例,用户访问页面的时候,服务器要读取两个文件,此时用console查看唯一的服务员如何工作:

var server = http.createServer((req,res) => {
     //用户访问的时候执行的语句。
    console.log(req.connection.remoteAddress + "进门了!我招呼他去!");
    res.setHeader("Content-Type","text/html;charset=UTF8");

 console.log(req.connection.remoteAddress + "用户开始读1号文件");
     fs.readFile("./test1.txt",(err,data1) => {
         console.log(req.connection.remoteAddress + "用户读完毕1号文件,开始读2号文件");
         fs.readFile("./test2.txt",(err,data2) => {
             console.log(req.connection.remoteAddress+"用户读完2号文件,开始发送response");
             
             res.write("<h1>" + data1.toString() +"</h1>");
             res.write("<h1>" + data2.toString() +"</h1>");
             res.end("");
         });
     });
});

你I/O的时候CPU并没有被阻塞,去伺候别人,当别人也I/O了此时执行你的回调函数。

综上所述,nodejs是一个服务员在伺候所有人,所以擅长I/O越多的业务。I/O越多,效率越高,nodejs不会错乱,采用就是事件环机制,也叫事件驱动机制,nodejs不擅长计算多的业务,因为给一个用户计算去了,此时唯一的线程就被阻塞了,其他用户进来就等待。

 

比如下面的程序,红色的部分是计算水仙花数,计算很复杂,但是是同步的,所以小服务员就被阻塞了:

var server = http.createServer((req,res) => {
     //用户访问的时候执行的语句。
    console.log(req.connection.remoteAddress + "进门了!我招呼他去!");
    console.log(req.connection.remoteAddress + "开始计算水仙花数了!");

    for(var i = 100 ; i <= 999 ; i++){
        // 给三位数拆分成三个单独的数
        var ge = i % 10;
        var shi = parseInt(i / 10) % 10;
        var bai = parseInt(i / 100);
        // 计算三次方的和
        var sum = Math.pow(ge,3) + Math.pow(shi,3) + Math.pow(bai,3);
        // 判断输出
        if(sum == i){
            console.log(req.connection.remoteAddress + "计算出了水仙花数" + i); } }
    res.setHeader("Content-Type","text/html;charset=UTF8");

    console.log(req.connection.remoteAddress + "开始读取文件");
     fs.readFile("./test1.txt",(err,data1) => {
         console.log(req.connection.remoteAddress + "读取文件完毕,开始输出响应流");
        res.write("<h1>" + data1.toString() +"</h1>");
        res.end("");
     });
});

5.3事件驱动

事件驱动是nodejs的底层机制,我们只需了解nodejs不会“上错菜”,原因就是事件驱动,有一个事件环。

 

在Node中,客户端请求建立连接,提交数据等行为,会触发相应的事件。在Node中,在一个时刻,只能执行一个事件回调函数,但是在执行一个事件回调函数的中途,可以转而处理其他事件(比如,又有新用户连接了),然后返回继续执行原事件的回调函数,这种处理机制,称为“事件环”机制。

Node.js底层是C++(V8也是C++写的)。底层代码中,近半数都用于事件队列、回调函数队列的构建。用事件驱动来完成服务器的任务调度,这是鬼才才能想到的。

 

 

 

2013年开始,Nodejs突然间火爆,因为Nodejs的工作流工具火了!

我们现在学习nodejs的意义,已经从学习HTTP服务器的构建,变为学习它的工作流工具。

公司的服务器都是PHP、JSP、Python、.net制作的,nodejs做http服务是很少的。但是,每一个前端必须会Nodejs,因为之后用的所有的东西webpack、babel、gulp、grunt等等都是基于nodejs的。

 


 





本文转自博客园,原文地址:https://www.cnblogs.com/rope/p/10724604.html