Node.js 概述1. 简介Node是JavaScript语言的服务器运行环境。 所谓“运行环境”有两层意思:首先,JavaScript语言通过Node在服务器运行,在这个意义上,Node有点像JavaScript虚拟机;其次,Node提供大量工具库,使得JavaScript语言与操作系统互动(比如读写文件、新建子进程),在这个意义上,Node又是JavaScript的工具库。 Node内部采用Google公司的V8引擎,作为JavaScript语言解释器;通过自行开发的libuv库,调用操作系统资源。 1.1 安装与更新访问官方网站或者github.com/nodesource/distributions,查看Node的最新版本和安装方法。 官方网站提供编译好的二进制包,可以把它们解压到 $ tar -xf node-someversion.tgz 然后,建立符号链接,把它们加到$PATH变量里面的路径。 $ ln -s /usr/local/node/bin/node /usr/local/bin/node $ ln -s /usr/local/node/bin/npm /usr/local/bin/npm 下面是Ubuntu和Debian下面安装Deb软件包的安装方法。 $ curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_4.x | sudo -E bash - $ sudo apt-get install -y nodejs $ apt-get install nodejs 安装完成以后,运行下面的命令,查看是否能正常运行。 $ node --version
# 或者
$ node -v
更新node.js版本,可以通过node.js的 $ sudo npm install n -g
$ sudo n stable
上面代码通过
$ sudo n 0.10.21 1.2 版本管理工具nvm如果想在同一台机器,同时安装多个版本的node.js,就需要用到版本管理工具nvm。 $ git clone https://github.com/creationix/nvm.git ~/.nvm $ source ~/.nvm/nvm.sh 安装以后,nvm的执行脚本,每次使用前都要激活,建议将其加入~/.bashrc文件(假定使用Bash)。激活后,就可以安装指定版本的Node。 # 安装最新版本 $ nvm install node # 安装指定版本 $ nvm install 0.12.1 # 使用已安装的最新版本 $ nvm use node # 使用指定版本的node $ nvm use 0.12 nvm也允许进入指定版本的REPL环境。 $ nvm run 0.12 如果在项目根目录下新建一个.nvmrc文件,将版本号写入其中,就只输入 下面是其他经常用到的命令。 # 查看本地安装的所有版本 $ nvm ls # 查看服务器上所有可供安装的版本。 $ nvm ls-remote # 退出已经激活的nvm,使用deactivate命令。 $ nvm deactivate 1.3 基本用法安装完成后,运行node.js程序,就是使用node命令读取JavaScript脚本。 当前目录的 $ node demo
# 或者
$ node demo.js
使用 $ node -e 'console.log("Hello World")'
Hello World
1.4 REPL环境在命令行键入node命令,后面没有文件名,就进入一个Node.js的REPL环境(Read–eval–print loop,”读取-求值-输出”循环),可以直接运行各种JavaScript命令。 $ node
> 1+1
2
>
如果使用参数 –use_strict,则REPL将在严格模式下运行。 $ node --use_strict REPL是Node.js与用户互动的shell,各种基本的shell功能都可以在里面使用,比如使用上下方向键遍历曾经使用过的命令。 特殊变量下划线(_)表示上一个命令的返回结果。 > 1 + 1 2 > _ + 1 3 在REPL中,如果运行一个表达式,会直接在命令行返回结果。如果运行一条语句,就不会有任何输出,因为语句没有返回值。 > x = 1
1
> var x = 1
上面代码的第二条命令,没有显示任何结果。因为这是一条语句,不是表达式,所以没有返回值。 1.5 异步操作Node采用V8引擎处理JavaScript脚本,最大特点就是单线程运行,一次只能运行一个任务。这导致Node大量采用异步操作(asynchronous operation),即任务不是马上执行,而是插在任务队列的尾部,等到前面的任务运行完后再执行。 由于这种特性,某一个任务的后续操作,往往采用回调函数(callback)的形式进行定义。 var isTrue = function(value, callback) { if (value === true) { callback(null, "Value was true."); } else { callback(new Error("Value is not true!")); } } 上面代码就把进一步的处理,交给回调函数callback。 Node约定,如果某个函数需要回调函数作为参数,则回调函数是最后一个参数。另外,回调函数本身的第一个参数,约定为上一步传入的错误对象。 var callback = function (error, value) { if (error) { return console.log(error); } console.log(value); } 上面代码中,callback的第一个参数是Error对象,第二个参数才是真正的数据参数。这是因为回调函数主要用于异步操作,当回调函数运行时,前期的操作早结束了,错误的执行栈早就不存在了,传统的错误捕捉机制try…catch对于异步操作行不通,所以只能把错误交给回调函数处理。 try { db.User.get(userId, function(err, user) { if(err) { throw err } // ... }) } catch(e) { console.log('Oh no!’); } 上面代码中,db.User.get方法是一个异步操作,等到抛出错误时,可能它所在的try…catch代码块早就运行结束了,这会导致错误无法被捕捉。所以,Node统一规定,一旦异步操作发生错误,就把错误对象传递到回调函数。 如果没有发生错误,回调函数的第一个参数就传入null。这种写法有一个很大的好处,就是说只要判断回调函数的第一个参数,就知道有没有出错,如果不是null,就肯定出错了。另外,这样还可以层层传递错误。 if(err) { // 除了放过No Permission错误意外,其他错误传给下一个回调函数 if(!err.noPermission) { return next(err); } } 1.6 全局对象和全局变量Node提供以下几个全局对象,它们是所有模块都可以调用的。
Node还提供一些全局函数。
Node提供两个全局变量,都以两个下划线开头。
除此之外,还有一些对象实际上是模块内部的局部变量,指向的对象根据模块不同而不同,但是所有模块都适用,可以看作是伪全局变量,主要为module, module.exports, exports等。 2. 模块化结构2.1 概述Node.js采用模块化结构,按照CommonJS规范定义和使用模块。模块与文件是一一对应关系,即加载一个模块,实际上就是加载对应的一个模块文件。 require命令用于指定加载模块,加载时可以省略脚本文件的后缀名。 var circle = require('./circle.js'); // 或者 var circle = require('./circle'); require方法的参数是模块文件的名字。它分成两种情况,第一种情况是参数中含有文件路径(比如上例),这时路径是相对于当前脚本所在的目录,第二种情况是参数中不含有文件路径,这时Node到模块的安装目录,去寻找已安装的模块(比如下例)。 var bar = require('bar');
有时候,一个模块本身就是一个目录,目录中包含多个文件。这时候,Node在package.json文件中,寻找main属性所指明的模块入口文件。 { "name" : "bar", "main" : "./lib/bar.js" } 上面代码中,模块的启动文件为lib子目录下的bar.js。当使用 var bar = require('bar/lib/bar.js')
如果模块目录中没有package.json文件,node.js会尝试在模块目录中寻找index.js或index.node文件进行加载。 模块一旦被加载以后,就会被系统缓存。如果第二次还加载该模块,则会返回缓存中的版本,这意味着模块实际上只会执行一次。如果希望模块执行多次,则可以让模块返回一个函数,然后多次调用该函数。 2.2 核心模块如果只是在服务器运行JavaScript代码,用处并不大,因为服务器脚本语言已经有很多种了。Node.js的用处在于,它本身还提供了一系列功能模块,与操作系统互动。这些核心的功能模块,不用安装就可以使用,下面是它们的清单。
上面这些核心模块,源码都在Node的lib子目录中。为了提高运行速度,它们安装时都会被编译成二进制文件。 核心模块总是最优先加载的。如果你自己写了一个HTTP模块, 2.3 自定义模块Node模块采用CommonJS规范。只要符合这个规范,就可以自定义模块。 下面是一个最简单的模块,假定新建一个foo.js文件,写入以下内容。 // foo.js module.exports = function(x) { console.log(x); }; 上面代码就是一个模块,它通过module.exports变量,对外输出一个方法。 这个模块的使用方法如下。 // index.js var m = require('./foo'); m("这是自定义模块"); 上面代码通过require命令加载模块文件foo.js(后缀名省略),将模块的对外接口输出到变量m,然后调用m。这时,在命令行下运行index.js,屏幕上就会输出“这是自定义模块”。 $ node index
这是自定义模块
module变量是整个模块文件的顶层变量,它的exports属性就是模块向外输出的接口。如果直接输出一个函数(就像上面的foo.js),那么调用模块就是调用一个函数。但是,模块也可以输出一个对象。下面对foo.js进行改写。 // foo.js var out = new Object(); function p(string) { console.log(string); } out.print = p; module.exports = out; 上面的代码表示模块输出out对象,该对象有一个print属性,指向一个函数。下面是这个模块的使用方法。 // index.js var m = require('./foo'); m.print("这是自定义模块"); 上面代码表示,由于具体的方法定义在模块的print属性上,所以必须显式调用print属性。 3. 异常处理Node是单线程运行环境,一旦抛出的异常没有被捕获,就会引起整个进程的崩溃。所以,Node的异常处理对于保证系统的稳定运行非常重要。 一般来说,Node有三种方法,传播一个错误。
3.1 try...catch结构最常用的捕获异常的方式,就是使用try…catch结构。但是,这个结构无法捕获异步运行的代码抛出的异常。 try { process.nextTick(function () { throw new Error("error"); }); } catch (err) { //can not catch it console.log(err); } try { setTimeout(function(){ throw new Error("error"); },1) } catch (err) { //can not catch it console.log(err); } 上面代码分别用process.nextTick和setTimeout方法,在下一轮事件循环抛出两个异常,代表异步操作抛出的错误。它们都无法被catch代码块捕获,因为catch代码块所在的那部分已经运行结束了。 一种解决方法是将错误捕获代码,也放到异步执行。 function async(cb, err) { setTimeout(function() { try { if (true) throw new Error("woops!"); else cb("done"); } catch(e) { err(e); } }, 2000) } async(function(res) { console.log("received:", res); }, function(err) { console.log("Error: async threw an exception:", err); }); // Error: async threw an exception: Error: woops! 上面代码中,async函数异步抛出的错误,可以同样部署在异步的catch代码块捕获。 这两种处理方法都不太理想。一般来说,Node只在很少场合才用try/catch语句,比如使用 3.2 回调函数Node采用的方法,是将错误对象作为第一个参数,传入回调函数。这样就避免了捕获代码与发生错误的代码不在同一个时间段的问题。 fs.readFile('/foo.txt', function(err, data) { if (err !== null) throw err; console.log(data); }); 上面代码表示,读取文件 下面是一个完整的例子。 function async2(continuation) { setTimeout(function() { try { var res = 42; if (true) throw new Error("woops!"); else continuation(null, res); // pass 'null' for error } catch(e) { continuation(e, null); } }, 2000); } async2(function(err, res) { if (err) console.log("Error: (cps) failed:", err); else console.log("(cps) received:", res); }); // Error: (cps) failed: woops! 上面代码中,async2函数的回调函数的第一个参数就是一个错误对象,这是为了处理异步操作抛出的错误。 3.3 EventEmitter接口的error事件发生错误的时候,也可以用EventEmitter接口抛出error事件。 var EventEmitter = require('events').EventEmitter; var emitter = new EventEmitter(); emitter.emit('error', new Error('something bad happened')); 使用上面的代码必须小心,因为如果没有对error事件部署监听函数,会导致整个应用程序崩溃。所以,一般总是必须同时部署下面的代码。 emitter.on('error', function(err) { console.error('出错:' + err.message); }); 3.4 uncaughtException事件当一个异常未被捕获,就会触发uncaughtException事件,可以对这个事件注册回调函数,从而捕获异常。 var logger = require('tracer').console(); process.on('uncaughtException', function(err) { console.error('Error caught in uncaughtException event:', err); }); try { setTimeout(function(){ throw new Error("error"); },1); } catch (err) { //can not catch it console.log(err); } 只要给uncaughtException配置了回调,Node进程不会异常退出,但异常发生的上下文已经丢失,无法给出异常发生的详细信息。而且,异常可能导致Node不能正常进行内存回收,出现内存泄露。所以,当uncaughtException触发后,最好记录错误日志,然后结束Node进程。 process.on('uncaughtException', function(err) { logger.log(err); process.exit(1); }); 3.5 unhandledRejection事件iojs有一个unhandledRejection事件,用来监听没有捕获的Promise对象的rejected状态。 var promise = new Promise(function(resolve, reject) { reject(new Error("Broken.")); }); promise.then(function(result) { console.log(result); }) 上面代码中,promise的状态变为rejected,并且抛出一个错误。但是,不会有任何反应,因为没有设置任何处理函数。 只要监听unhandledRejection事件,就能解决这个问题。 process.on('unhandledRejection', function (err, p) { console.error(err.stack); }) 需要注意的是,unhandledRejection事件的监听函数有两个参数,第一个是错误对象,第二个是产生错误的promise对象。这可以提供很多有用的信息。 var http = require('http'); http.createServer(function (req, res) { var promise = new Promise(function(resolve, reject) { reject(new Error("Broken.")) }) promise.info = {url: req.url} }).listen(8080) process.on('unhandledRejection', function (err, p) { if (p.info && p.info.url) { console.log('Error in URL', p.info.url) } console.error(err.stack) }) 上面代码会在出错时,输出用户请求的网址。 Error in URL /testurl Error: Broken. at /Users/mikeal/tmp/test.js:9:14 at Server.<anonymous> (/Users/mikeal/tmp/test.js:4:17) at emitTwo (events.js:87:13) at Server.emit (events.js:169:7) at HTTPParser.parserOnIncoming [as onIncoming] (_http_server.js:471:12) at HTTPParser.parserOnHeadersComplete (_http_common.js:88:23) at Socket.socketOnData (_http_server.js:322:22) at emitOne (events.js:77:13) at Socket.emit (events.js:166:7) at readableAddChunk (_stream_readable.js:145:16) 4. 命令行脚本node脚本可以作为命令行脚本使用。 $ node foo.js 上面代码执行了foo.js脚本文件。 foo.js文件的第一行,如果加入了解释器的位置,就可以将其作为命令行工具直接调用。 #!/usr/bin/env node 调用前,需更改文件的执行权限。 $ chmod u+x foo.js
$ ./foo.js arg1 arg2 ...
作为命令行脚本时, 5. 参考链接
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