一篇文章带你看懂Node.js

量子前端发表于 9月以前 | 总阅读数：520 次

说说你对Node.js 的理解？优缺点？应用场景？

一、是什么

Node.js 是一个开源与跨平台的 JavaScript 运行时环境

在浏览器外运行 V8 JavaScript 引擎（Google Chrome 的内核），利用事件驱动、非阻塞和异步输入输出模型等技术提高性能

可以理解为 Node.js 就是一个服务器端的、非阻塞式I/O的、事件驱动的JavaScript运行环境

非阻塞异步

Nodejs采用了非阻塞型I/O机制，在做I/O操作的时候不会造成任何的阻塞，当完成之后，以时间的形式通知执行操作

例如在执行了访问数据库的代码之后，将立即转而执行其后面的代码，把数据库返回结果的处理代码放在回调函数中，从而提高了程序的执行效率

事件驱动

事件驱动就是当进来一个新的请求的时，请求将会被压入一个事件队列中，然后通过一个循环来检测队列中的事件状态变化，如果检测到有状态变化的事件，那么就执行该事件对应的处理代码，一般都是回调函数

比如读取一个文件，文件读取完毕后，就会触发对应的状态，然后通过对应的回调函数来进行处理

二、优缺点

优点：

处理高并发场景性能更佳
适合I/O密集型应用，值的是应用在运行极限时，CPU占用率仍然比较低，大部分时间是在做 I/O硬盘内存读写操作

因为Nodejs是单线程，带来的缺点有：

不适合CPU密集型应用
只支持单核CPU，不能充分利用CPU
可靠性低，一旦代码某个环节崩溃，整个系统都崩溃

三、应用场景

借助Nodejs的特点和弊端，其应用场景分类如下：

善于I/O，不善于计算。因为Nodejs是一个单线程，如果计算（同步）太多，则会阻塞这个线程
大量并发的I/O，应用程序内部并不需要进行非常复杂的处理
与 websocket 配合，开发长连接的实时交互应用程序

具体场景可以表现为如下：

第一大类：用户表单收集系统、后台管理系统、实时交互系统、考试系统、联网软件、高并发量的web应用程序
第二大类：基于web、canvas等多人联网游戏
第三大类：基于web的多人实时聊天客户端、聊天室、图文直播
第四大类：单页面浏览器应用程序
第五大类：操作数据库、为前端和移动端提供基于json的API

其实，Nodejs能实现几乎一切的应用，只考虑适不适合使用它

说说 Node. js 有哪些全局对象？

一、是什么

在浏览器 JavaScript 中，通常window 是全局对象，而 Nodejs中的全局对象是 global

在NodeJS里，是不可能在最外层定义一个变量，因为所有的用户代码都是当前模块的，只在当前模块里可用，但可以通过exports对象的使用将其传递给模块外部

所以，在NodeJS中，用var声明的变量并不属于全局的变量，只在当前模块生效

像上述的global全局对象则在全局作用域中，任何全局变量、函数、对象都是该对象的一个属性值

二、有哪些

将全局对象分成两类：

真正的全局对象
模块级别的全局变量

真正的全局对象

下面给出一些常见的全局对象：

Class:Buffer
process
console
clearInterval、setInterval
clearTimeout、setTimeout
global

Class:Buffer

可以处理二进制以及非Unicode编码的数据

在Buffer类实例化中存储了原始数据。Buffer类似于一个整数数组，在V8堆原始存储空间给它分配了内存

一旦创建了Buffer实例，则无法改变大小

process

进程对象，提供有关当前进程的信息和控制

包括在执行node程序进程时，如果需要传递参数，我们想要获取这个参数需要在process内置对象中

启动进程：

node index.js 参数1 参数2 参数3

index.js文件如下：

process.argv.forEach((val, index) => {
  console.log(`${index}: ${val}`);
});

输出如下：

/usr/local/bin/node
/Users/mjr/work/node/process-args.js
参数1
参数2
参数3

除此之外，还包括一些其他信息如版本、操作系统等

console

用来打印stdout和stderr

最常用的输入内容的方式：console.log

console.log("hello");

清空控制台：console.clear

console.clear

打印函数的调用栈：console.trace

function test() {
    demo();
}

function demo() {
    foo();
}

function foo() {
    console.trace();
}

test();

clearInterval、setInterval

设置定时器与清除定时器

setInterval(callback, delay[, ...args])

callback每delay毫秒重复执行一次

clearInterval则为对应发取消定时器的方法

clearTimeout、setTimeout

设置延时器与清除延时器

setTimeout(callback,delay[,...args])

callback在delay毫秒后执行一次

clearTimeout则为对应取消延时器的方法

global

全局命名空间对象，墙面讲到的process、console、setTimeout等都有放到global中

console.log(process === global.process) // true
模块级别的全局对象

模块级别的全局对象

这些全局对象是模块中的变量，只是每个模块都有，看起来就像全局变量，像在命令交互中是不可以使用，包括：

__dirname
__filename
exports
module
require

__dirname

获取当前文件所在的路径，不包括后面的文件名

从 /Users/mjr 运行 node example.js：

console.log(__dirname);
// 打印: /Users/mjr

__filename

获取当前文件所在的路径和文件名称，包括后面的文件名称

从 /Users/mjr 运行 node example.js：

console.log(__filename);
// 打印: /Users/mjr/example.js

exports

module.exports 用于指定一个模块所导出的内容，即可以通过 require() 访问的内容

exports.name = name;
exports.age = age;
exports.sayHello = sayHello;

module

对当前模块的引用，通过module.exports 用于指定一个模块所导出的内容，即可以通过 require() 访问的内容

require

用于引入模块、 JSON、或本地文件。可以从 node_modules 引入模块。

可以使用相对路径引入本地模块或JSON文件，路径会根据__dirname定义的目录名或当前工作目录进行处理

说说对 Node 中的 process 的理解？有哪些常用方法？

一、是什么

process 对象是一个全局变量，提供了有关当前 Node.js进程的信息并对其进行控制，作为一个全局变量

我们都知道，进程计算机系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础，是线程的容器

当我们启动一个js文件，实际就是开启了一个服务进程，每个进程都拥有自己的独立空间地址、数据栈，像另一个进程无法访问当前进程的变量、数据结构，只有数据通信后，进程之间才可以数据共享

由于JavaScript是一个单线程语言，所以通过node xxx启动一个文件后，只有一条主线程

二、属性与方法

关于process常见的属性有如下：

process.env：环境变量，例如通过 process.env.NODE_ENV 获取不同环境项目配置信息
process.nextTick：这个在谈及 EventLoop 时经常为会提到
process.pid：获取当前进程id
process.ppid：当前进程对应的父进程
process.cwd()：获取当前进程工作目录，
process.platform：获取当前进程运行的操作系统平台
process.uptime()：当前进程已运行时间，例如：pm2 守护进程的 uptime 值
进程事件：process.on('uncaughtException',cb) 捕获异常信息、 process.on('exit',cb）进程推出监听
三个标准流：process.stdout 标准输出、 process.stdin 标准输入、 process.stderr 标准错误输出
process.title 指定进程名称，有的时候需要给进程指定一个名称

下面再稍微介绍下某些方法的使用：

process.cwd()

返回当前 Node进程执行的目录

一个Node 模块 A 通过 NPM 发布，项目 B 中使用了模块 A。在 A 中需要操作 B 项目下的文件时，就可以用 process.cwd() 来获取 B 项目的路径

process.argv

在终端通过 Node 执行命令的时候，通过 process.argv 可以获取传入的命令行参数，返回值是一个数组：

0: Node 路径（一般用不到，直接忽略）
1: 被执行的 JS 文件路径（一般用不到，直接忽略）
2~n: 真实传入命令的参数

所以，我们只要从 process.argv[2] 开始获取就好了

const args = process.argv.slice(2);

process.env

返回一个对象，存储当前环境相关的所有信息，一般很少直接用到。

一般我们会在 process.env 上挂载一些变量标识当前的环境。比如最常见的用 process.env.NODE_ENV 区分 development 和 production

在 vue-cli 的源码中也经常会看到 process.env.VUE_CLI_DEBUG 标识当前是不是 DEBUG 模式

process.nextTick()

process.nextTick() 是微任务

我们知道NodeJs是基于事件轮询，在这个过程中，同一时间只会处理一件事情

在这种处理模式下，process.nextTick()就是定义出一个动作，并且让这个动作在下一个事件轮询的时间点上执行

例如下面例子将一个foo函数在下一个时间点调用

function foo() {
    console.error('foo');
}

process.nextTick(foo);
console.error('bar');

输出结果为bar、foo

虽然下述方式也能实现同样效果：

setTimeout(foo, 0);
console.log('bar');

两者区别在于：

process.nextTick()会在这一次event loop的call stack清空后（下一次event loop开始前）再调用callback
setTimeout()是并不知道什么时候call stack清空的，所以何时调用callback函数是不确定的

说说对 Node 中的 fs模块的理解? 有哪些常用方法

一、是什么

fs（filesystem），该模块提供本地文件的读写能力，基本上是POSIX文件操作命令的简单包装

可以说，所有与文件的操作都是通过fs核心模块实现

导入模块如下：

const fs = require('fs');

这个模块对所有文件系统操作提供异步（不具有sync 后缀）和同步（具有 sync 后缀）两种操作方式，而供开发者选择

二、文件知识

在计算机中有关于文件的知识：

权限位 mode
标识位 flag
文件描述为 fd

权限位 mode

针对文件所有者、文件所属组、其他用户进行权限分配，其中类型又分成读、写和执行，具备权限位4、2、1，不具备权限为0

如在linux查看文件权限位：

drwxr-xr-x 1 PandaShen 197121 0 Jun 28 14:41 core
-rw-r--r-- 1 PandaShen 197121 293 Jun 23 17:44 index.md

在开头前十位中，d为文件夹，-为文件，后九位就代表当前用户、用户所属组和其他用户的权限位，按每三位划分，分别代表读（r）、写（w）和执行（x），- 代表没有当前位对应的权限

标识位

标识位代表着对文件的操作方式，如可读、可写、即可读又可写等等，如下表所示：

符号	含义
r	读取文件，如果文件不存在则抛出异常。
r+	读取并写入文件，如果文件不存在则抛出异常。
rs	读取并写入文件，指示操作系统绕开本地文件系统缓存。
w	写入文件，文件不存在会被创建，存在则清空后写入。
wx	写入文件，排它方式打开。
w+	读取并写入文件，文件不存在则创建文件，存在则清空后写入。
wx+	和 w+ 类似，排他方式打开。
a	追加写入，文件不存在则创建文件。
ax	与 a 类似，排他方式打开。
a+	读取并追加写入，不存在则创建。
ax+	与 a+ 类似，排他方式打开。

文件描述为 fd

操作系统会为每个打开的文件分配一个名为文件描述符的数值标识，文件操作使用这些文件描述符来识别与追踪每个特定的文件

Window系统使用了一个不同但概念类似的机制来追踪资源，为方便用户，NodeJS抽象了不同操作系统间的差异，为所有打开的文件分配了数值的文件描述符

在 NodeJS中，每操作一个文件，文件描述符是递增的，文件描述符一般从 3 开始，因为前面有 0、1、2三个比较特殊的描述符，分别代表 process.stdin（标准输入）、process.stdout（标准输出）和 process.stderr（错误输出）

三、方法

下面针对fs模块常用的方法进行展开：

文件读取
文件写入
文件追加写入
文件拷贝
创建目录

文件读取

fs.readFileSync

同步读取，参数如下：

第一个参数为读取文件的路径或文件描述符
第二个参数为 options，默认值为 null，其中有 encoding（编码，默认为 null）和 flag（标识位，默认为 r），也可直接传入 encoding

结果为返回文件的内容

const fs = require("fs");

let buf = fs.readFileSync("1.txt");
let data = fs.readFileSync("1.txt", "utf8");

console.log(buf); // <Buffer 48 65 6c 6c 6f>
console.log(data); // Hello

fs.readFile

异步读取方法 readFile 与 readFileSync 的前两个参数相同，最后一个参数为回调函数，函数内有两个参数 err（错误）和 data（数据），该方法没有返回值，回调函数在读取文件成功后执行

const fs = require("fs");

fs.readFile("1.txt", "utf8", (err, data) => {
   if(!err){
       console.log(data); // Hello
   }
});

文件写入

writeFileSync

同步写入，有三个参数：

第一个参数为写入文件的路径或文件描述符
第二个参数为写入的数据，类型为 String 或 Buffer
第三个参数为 options，默认值为 null，其中有 encoding（编码，默认为 utf8）、 flag（标识位，默认为 w）和 mode（权限位，默认为 0o666），也可直接传入 encoding

const fs = require("fs");

fs.writeFileSync("2.txt", "Hello world");
let data = fs.readFileSync("2.txt", "utf8");

console.log(data); // Hello world

writeFile

异步写入，writeFile 与 writeFileSync 的前三个参数相同，最后一个参数为回调函数，函数内有一个参数 err（错误），回调函数在文件写入数据成功后执行

const fs = require("fs");

fs.writeFile("2.txt", "Hello world", err => {
    if (!err) {
        fs.readFile("2.txt", "utf8", (err, data) => {
            console.log(data); // Hello world
        });
    }
});

文件追加写入

appendFileSync

参数如下：

第一个参数为写入文件的路径或文件描述符
第二个参数为写入的数据，类型为 String 或 Buffer
第三个参数为 options，默认值为 null，其中有 encoding（编码，默认为 utf8）、 flag（标识位，默认为 a）和 mode（权限位，默认为 0o666），也可直接传入 encoding

const fs = require("fs");

fs.appendFileSync("3.txt", " world");
let data = fs.readFileSync("3.txt", "utf8");

appendFile

异步追加写入方法 appendFile 与 appendFileSync 的前三个参数相同，最后一个参数为回调函数，函数内有一个参数 err（错误），回调函数在文件追加写入数据成功后执行

const fs = require("fs");

fs.appendFile("3.txt", " world", err => {
    if (!err) {
        fs.readFile("3.txt", "utf8", (err, data) => {
            console.log(data); // Hello world
        });
    }
});

文件拷贝

copyFileSync

同步拷贝

const fs = require("fs");

fs.copyFileSync("3.txt", "4.txt");
let data = fs.readFileSync("4.txt", "utf8");

console.log(data); // Hello world

copyFile

异步拷贝

const fs = require("fs");

fs.copyFile("3.txt", "4.txt", () => {
    fs.readFile("4.txt", "utf8", (err, data) => {
        console.log(data); // Hello world
    });
});

创建目录

mkdirSync

同步创建，参数为一个目录的路径，没有返回值，在创建目录的过程中，必须保证传入的路径前面的文件目录都存在，否则会抛出异常

// 假设已经有了 a 文件夹和 a 下的 b 文件夹
fs.mkdirSync("a/b/c")

mkdir

异步创建，第二个参数为回调函数

fs.mkdir("a/b/c", err => {
    if (!err) console.log("创建成功");
});

说说对 Node 中的 Buffer 的理解？应用场景？

一、是什么

在Node应用中，需要处理网络协议、操作数据库、处理图片、接收上传文件等，在网络流和文件的操作中，要处理大量二进制数据，而Buffer就是在内存中开辟一片区域（初次初始化为8KB），用来存放二进制数据

在上述操作中都会存在数据流动，每个数据流动的过程中，都会有一个最小或最大数据量

如果数据到达的速度比进程消耗的速度快，那么少数早到达的数据会处于等待区等候被处理。反之，如果数据到达的速度比进程消耗的数据慢，那么早先到达的数据需要等待一定量的数据到达之后才能被处理

这里的等待区就指的缓冲区（Buffer），它是计算机中的一个小物理单位，通常位于计算机的 RAM 中

简单来讲，Nodejs不能控制数据传输的速度和到达时间，只能决定何时发送数据，如果还没到发送时间，则将数据放在Buffer中，即在RAM中，直至将它们发送完毕

上面讲到了Buffer是用来存储二进制数据，其的形式可以理解成一个数组，数组中的每一项，都可以保存8位二进制：00000000，也就是一个字节

例如：

const buffer = Buffer.from("why")

二、使用方法

Buffer 类在全局作用域中，无须require导入

创建Buffer的方法有很多种，我们讲讲下面的两种常见的形式：

Buffer.from()
0 Buffer.alloc()

Buffer.from()

const b1 = Buffer.from('10');
const b2 = Buffer.from('10', 'utf8');
const b3 = Buffer.from([10]);
const b4 = Buffer.from(b3);

console.log(b1, b2, b3, b4); // <Buffer 31 30> <Buffer 31 30> <Buffer 0a> <Buffer 0a>

Buffer.alloc()

const bAlloc1 = Buffer.alloc(10); // 创建一个大小为 10 个字节的缓冲区
const bAlloc2 = Buffer.alloc(10, 1); // 建一个长度为 10 的 Buffer,其中全部填充了值为 `1` 的字节
console.log(bAlloc1); // <Buffer 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00>
console.log(bAlloc2); // <Buffer 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01>

在上面创建buffer后，则能够toString的形式进行交互，默认情况下采取utf8字符编码形式，如下

const buffer = Buffer.from("你好");
console.log(buffer);
// <Buffer e4 bd a0 e5 a5 bd>
const str = buffer.toString();
console.log(str);
// 你好

如果编码与解码不是相同的格式则会出现乱码的情况，如下：

const buffer = Buffer.from("你好","utf-8 ");
console.log(buffer);
// <Buffer e4 bd a0 e5 a5 bd>
const str = buffer.toString("ascii");
console.log(str); 
// d= e%=

当设定的范围导致字符串被截断的时候，也会存在乱码情况，如下：

const buf = Buffer.from('Node.js 技术栈', 'UTF-8');

console.log(buf)          // <Buffer 4e 6f 64 65 2e 6a 73 20 e6 8a 80 e6 9c af e6 a0 88>
console.log(buf.length)   // 17

console.log(buf.toString('UTF-8', 0, 9))  // Node.js �
console.log(buf.toString('UTF-8', 0, 11)) // Node.js 技

所支持的字符集有如下：

ascii：仅支持 7 位 ASCII 数据，如果设置去掉高位的话，这种编码是非常快的
utf8：多字节编码的 Unicode 字符，许多网页和其他文档格式都使用 UTF-8
utf16le：2 或 4 个字节，小字节序编码的 Unicode 字符，支持代理对（U+10000至 U+10FFFF）
ucs2，utf16le 的别名
base64：Base64 编码
latin：一种把 Buffer 编码成一字节编码的字符串的方式
binary：latin1 的别名，
hex：将每个字节编码为两个十六进制字符

三、应用场景

Buffer的应用场景常常与流的概念联系在一起，例如有如下：

I/O操作
加密解密
zlib.js

I/O操作

通过流的形式，将一个文件的内容读取到另外一个文件

const fs = require('fs');

const inputStream = fs.createReadStream('input.txt'); // 创建可读流
const outputStream = fs.createWriteStream('output.txt'); // 创建可写流

inputStream.pipe(outputStream); // 管道读写