2017年3月攝于圓明園

零、什么是Node.js？

引用Node.js官方網(wǎng)站的解釋如下：

Node.js? is a JavaScript runtime built on Chrome's V8 JavaScript engine. Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient.

翻譯成中文就是：

Node.js 是一個(gè)基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 運(yùn)行環(huán)境。
Node.js 使用了一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)、非阻塞式 I/O 的模型，使其輕量又高效。

1、 運(yùn)行環(huán)境(Runtime)

如果做一個(gè)類(lèi)比，Node.js與JavaScript關(guān)系，就像JDK(Java Development Kit)與Java的關(guān)系。
總的來(lái)說(shuō)，Node.js不是一門(mén)語(yǔ)言，而是用來(lái)進(jìn)行Web開(kāi)發(fā)的Runtime。

2、事件驅(qū)動(dòng)(Event-driven)

在前端web開(kāi)發(fā)中比較常見(jiàn)的事件驅(qū)動(dòng)例子是，給一個(gè)按鈕綁定一個(gè)事件處理程序，這個(gè)事件處理程序就是事件驅(qū)動(dòng)的，JavaScript進(jìn)程并不知道什么時(shí)候調(diào)用它，點(diǎn)擊按鈕，觸發(fā)Click事件，此時(shí)主程序得到相應(yīng)的通知，就知道調(diào)用綁定的的事件處理程序了。
因?yàn)镹ode.js是JavaScript的Runtime，所以天然就可以使用這種模式通知主進(jìn)程的I/O 完成。

3、非阻塞式 I/O(Non-blocking I/O)

阻塞：I/O 時(shí)進(jìn)程休眠等待 I/O 完成后進(jìn)行下一步
非阻塞：I/O 時(shí)函數(shù)立即返回，進(jìn)程不等待I/O 完成

一、Node.js 究竟好在哪里？

1、為什么偏愛(ài)Node.js

① 前端需求變得重要、職責(zé)范圍變大，統(tǒng)一開(kāi)發(fā)體驗(yàn)
② 在處理高并發(fā)、I/O 密集型場(chǎng)景性能優(yōu)勢(shì)明顯

Node.js 使用了事件驅(qū)動(dòng)和非阻塞的 I/O 模型，使 Node 輕量高效，非常適合 I/O 密集的 Web 場(chǎng)景。

CPU密集型 VS I/O密集型
CPU密集型：計(jì)算等邏輯判斷的操作，如：壓縮、解壓、加密和解密等。
I/O 密集型：存取設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的讀取操作，如：文件的存取，http等網(wǎng)絡(luò)操作，數(shù)據(jù)庫(kù)操作等。

2、Web常見(jiàn)場(chǎng)景

① 靜態(tài)資源讀取
html，css，js等文件的讀取
② 數(shù)據(jù)庫(kù)操作
把數(shù)據(jù)存取到物理設(shè)磁盤(pán)或內(nèi)存中
③ 渲染頁(yè)面
讀取模板文件，根據(jù)數(shù)據(jù)生成html

3、高并發(fā)應(yīng)對(duì)之道

高并發(fā)，簡(jiǎn)而言之就是單位時(shí)間內(nèi)訪問(wèn)量特別大。

對(duì)應(yīng)生活中的場(chǎng)景，一家菜館做菜招待顧客，老板剛開(kāi)始就雇了一個(gè)廚師，做菜好吃不貴，顧客很多，顧客排好一條隊(duì)，然后顧客選好菜，廚師拿到菜單開(kāi)始做菜，做好菜，給顧客端上來(lái)，再招待下個(gè)顧客。

一個(gè)廚師應(yīng)對(duì)若干顧客

客人增多，一個(gè)廚師忙不過(guò)來(lái)了，老板于是又招了2個(gè)廚師，這樣顧客可以排3條隊(duì)，快了很多。

多個(gè)廚師應(yīng)對(duì)若干顧客

隨著菜館名氣增大，顧客越來(lái)越多，老板本想再用之前的方法多招幾個(gè)廚師，但是老板想，多招廚師好像不太劃算，有些廚師做飯快，有些做飯慢，經(jīng)過(guò)調(diào)查，老板發(fā)現(xiàn)做飯快2倍的廚師只需要花費(fèi)原來(lái)廚師工資的1.5倍，于是精明的老板炒掉了原來(lái)的3個(gè)廚師，招來(lái)了比原來(lái)廚師做飯速度快2倍的另外3個(gè)廚師，菜館比之前運(yùn)轉(zhuǎn)的更好了。

多個(gè)速度快的廚師應(yīng)對(duì)若干顧客

回到Web開(kāi)發(fā)場(chǎng)景，廚師就是物理服務(wù)器，應(yīng)對(duì)高并發(fā)的方法如下：① 增加機(jī)器數(shù)
機(jī)器多了，流量還是一樣的大，通過(guò)Nginx負(fù)載均衡分到不同的機(jī)器上處理
② 增加每臺(tái)機(jī)器的CPU數(shù)——多核
單位機(jī)器，核數(shù)增多，運(yùn)算能力增強(qiáng)了

4、進(jìn)程與線程

進(jìn)程在百度百科中的解釋如下：

進(jìn)程（Process）是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。

換成正常的人話就是：電腦桌面的程序，如QQ音樂(lè)，當(dāng)我們雙擊圖標(biāo)時(shí)，實(shí)際上是把這個(gè)程序加載到內(nèi)存中執(zhí)行，我們稱(chēng)這個(gè)執(zhí)行中的程序就是進(jìn)程，操作系統(tǒng)都是用進(jìn)程作為基本單位進(jìn)行分配和調(diào)度的。

多進(jìn)程：?jiǎn)?dòng)多個(gè)進(jìn)程，多個(gè)進(jìn)程可以一塊執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。

線程，進(jìn)程內(nèi)一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、可調(diào)度的執(zhí)行單元，與同屬一個(gè)進(jìn)程的線程共享進(jìn)程的資源。

多線程，啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程，在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)啟動(dòng)多個(gè)線程，這樣，多個(gè)線程也可以一塊執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。

5、Node.js工作模型

傳統(tǒng)的server處理請(qǐng)求(如多線程高并發(fā)模式的Apache)對(duì)應(yīng)生活中的場(chǎng)景，如下：
一個(gè)老板開(kāi)了一家飯店，不同于之前那個(gè)菜館，這家的每個(gè)廚師配備了一個(gè)服務(wù)員，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)點(diǎn)菜，然后把菜單給廚師，廚師負(fù)責(zé)做菜，做完后給服務(wù)員，服務(wù)員端給客人，然后再接待顧客隊(duì)伍中的下一個(gè)。

如果這個(gè)飯店是Web的話，點(diǎn)菜這個(gè)動(dòng)作很快，相當(dāng)于CPU的運(yùn)算，如訪問(wèn)一個(gè)靜態(tài)資源，CPU運(yùn)算后知道是哪個(gè)文件了，去相應(yīng)盤(pán)讀取，類(lèi)似于廚師做飯，是一個(gè)相對(duì)較慢的阻塞I/O操作，當(dāng)顧客很多時(shí)候就相當(dāng)于高并發(fā)了。忙不過(guò)來(lái)的時(shí)候，可以選擇增加廚師數(shù)量和服務(wù)員數(shù)量，即并發(fā)多進(jìn)程處理多個(gè)請(qǐng)求的概念。

一個(gè)服務(wù)員每次只接待一個(gè)顧客

但是這個(gè)飯店老板慢慢發(fā)現(xiàn)，增加服務(wù)員和廚師的同時(shí)，飯店的空間是有限的，慢慢的變得擁擠(阻塞)，而且更為頭疼的是另一個(gè)問(wèn)題：服務(wù)員太悠閑了，2分鐘就把點(diǎn)菜的事干完了，廚師做菜10分鐘，那他就有8分鐘在那干等著，沒(méi)事干，因?yàn)閺N師沒(méi)把菜做完給他，他也不能接待下一個(gè)顧客。

同樣類(lèi)似于Apache開(kāi)發(fā)web時(shí)候，CPU分配的最大進(jìn)程數(shù)是有限的，并不能沒(méi)完沒(méi)了的分配進(jìn)程的，并發(fā)到一定數(shù)目的時(shí)候，必須得排隊(duì)(阻塞)了，更大的問(wèn)題是，CPU處理的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于I/O，在Web場(chǎng)景中，CPU運(yùn)用場(chǎng)景很少，大頭都在I/O上，CPU大部分進(jìn)程情況下都是在等待，等待I/O，CPU的資源被浪費(fèi)掉了，相當(dāng)于飯店的服務(wù)員一直干等著沒(méi)事干。

Node.js很好的解決了上面的問(wèn)題??????，來(lái)看下Node.js對(duì)應(yīng)的生活中的場(chǎng)景,如下：

一個(gè)服務(wù)員每次接待多個(gè)顧客

另一個(gè)老板也開(kāi)了一家飯店，這家飯店只雇傭了一個(gè)服務(wù)員，這個(gè)服務(wù)員接待所有的顧客，顧客來(lái)了依次點(diǎn)菜，點(diǎn)完菜拿個(gè)號(hào)找地方坐著去了，然后服務(wù)員把菜單交給廚師們，然后再去給下一波客人點(diǎn)菜下單，等后廚什么時(shí)候說(shuō)，服務(wù)員幾號(hào)的菜好了，然后服務(wù)員端好菜給制定號(hào)碼的顧客，無(wú)論哪個(gè)顧客來(lái)了立刻響應(yīng)，廚師一直做菜，服務(wù)員一直接單，顧客的體驗(yàn)也比上一家要好，不用等到上一個(gè)顧客拿到菜才開(kāi)始點(diǎn)單等待。對(duì)應(yīng)Web體驗(yàn)就是：一直在那轉(zhuǎn)圈等待，要比直接顯示連不上要好。

同樣在Node.js中，用戶(hù)(顧客)發(fā)來(lái)請(qǐng)求，有一個(gè)主進(jìn)程(服務(wù)員)，對(duì)應(yīng)有一個(gè)事件輪詢(xún)(Event Loop)，來(lái)處理用戶(hù)的各種請(qǐng)求過(guò)來(lái)的進(jìn)程(菜單)，如qq音樂(lè)(小蔥拌豆腐)，Photoshop(魚(yú)香肉絲)等，然后給Worker threads即多線程(廚師)的去處理，處理完后完成回調(diào)（上菜），CPU的利用率達(dá)到最大。在Node.js中，一個(gè)CPU上只開(kāi)一個(gè)進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程里只有一個(gè)線程。

Node.js工作模型(圖片源于網(wǎng)絡(luò))

6、Node.js單線程

Node.js單線程指的是，一個(gè)CPU上只開(kāi)一個(gè)進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程里只有一個(gè)線程。但這個(gè)單線程只是針對(duì)主進(jìn)程，I/O 等其它各種異步操作都是操作系統(tǒng)底層在多線程調(diào)度的 。Node.js就是主進(jìn)程發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求，請(qǐng)求交給I/O 之后，是由操作系統(tǒng)底層多進(jìn)程多線程進(jìn)行調(diào)度，然后達(dá)到最佳性能。

Node.js是單線程的，但是不要理解為它做所有事都是單線程的，有一部分不是自己做的，而是交給操作系統(tǒng)做的，它只負(fù)責(zé)單進(jìn)程的在那聽(tīng)，操作系統(tǒng)好了，就告訴它單進(jìn)程的做另外的事情，操作系統(tǒng)怎么處理I/O，它不管。

單線程并不就是單進(jìn)程，Node.js有個(gè)多核處理模塊叫cluster，專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理多CPU，CPU如果有8個(gè)核，用了cluster之后，Node.js就啟了8個(gè)進(jìn)程，不會(huì)浪費(fèi)CPU的能力。

7、Node.js能干嘛

• Web Server
• 本地代碼編譯構(gòu)建（grunt、babel等工具都是基于Node.js開(kāi)發(fā)的）
• 實(shí)用工具的開(kāi)發(fā)（爬蟲(chóng)等）

三、Node.js的基礎(chǔ)API

1、path(路徑)

path 模塊提供了一些工具函數(shù)，用于處理文件與目錄的路徑?？梢酝ㄟ^(guò)以下方式使用：
const path = require('path');
path常用方法：
① path.normalize(path)
會(huì)規(guī)范化給定的 path，并解析 '..' 和 '.' 片段,如：

const { normalize } = require('path'); 

console.log(normalize.('/usr///local/bin'));   //  /usr/local/bin
console.log(normalize.('/usr//local/../bin'));  //  /usr/bin

/*或者這樣寫(xiě)：
const path = require('path'); 
console.log(path.normalize.('/usr///local/bin')); 
*/

② path.join([...paths])
使用平臺(tái)特定的分隔符把全部給定的 path 片段連接到一起，并規(guī)范化生成的路徑,也能解析 '..' 和 '.' ，如：

const { join } = require('path');

console.log(join.('/usr', 'local', 'bin/'));   //  /usr/local/bin
console.log(join.('/usr', '../local', 'bin/'));  //  /usr/bin

③ path.resolve([...paths])
會(huì)把一個(gè)路徑或路徑片段的序列解析為一個(gè)絕對(duì)路徑，如：

const { resolve } = require('path');

console.log(resolve.('./'));   //  /Users/peng/Desktop 返回當(dāng)前路徑的絕對(duì)路徑

④ path.basename(path[, ext])
返回文件名
path.dirname(path) 返回所在文件夾名
path.extname(path) 返回?cái)U(kuò)展名

const { basename, dirname, extname } = require('path');

const filePath = '/usr/local/bin/test.html';
console.log(basename.(filePath));   //  test.html
console.log(dirname.(filePath));   //  /usr/local/bin
console.log(extname.(filePath));   //  .html

⑤ path.parse(path)
返回一個(gè)對(duì)象，對(duì)象的屬性表示 path 的元素
path.format() 會(huì)從一個(gè)對(duì)象返回一個(gè)路徑字符串。 與 path.parse()方法相反

const { parse, format } = require('path');

const filePath = '/usr/local/bin/test.html';
const ret = parse(filePath);
console.log(ret);
/*
{ root: '/',
   dir: '/usr/local/bin',
   base: 'test.html',
  ext: '.html',
  name: 'test' }
*/
console.log(format(ret));  // /usr/local/bin/test.html

另外：
__dirname、__filename總是返回文件的絕對(duì)路徑
process.cwd()總是返回執(zhí)行node命令所在的文件夾

2、Buffer (緩沖)

Buffer 類(lèi)被引入作為 Node.js API 的一部分，使其可以在 TCP 流或文件系統(tǒng)操作等場(chǎng)景中處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。

Buffer 類(lèi)的實(shí)例類(lèi)似于整數(shù)數(shù)組，但 Buffer 的大小是固定的、且在 V8 堆外分配物理內(nèi)存。 Buffer 的大小在被創(chuàng)建時(shí)確定，且無(wú)法調(diào)整。

Buffer 類(lèi)在 Node.js 中是一個(gè)全局變量(global)，因此無(wú)需使用require('buffer').Buffer。

常用方法：
① Buffer.byteLength()
返回一個(gè)字符串的實(shí)際字節(jié)長(zhǎng)度。 這與 String.prototype.length不同，因?yàn)槟欠祷刈址?strong>字符數(shù)。

console.log(Buffer.byteLength('test'));   // 4
console.log(Buffer.byteLength('中國(guó)'));  // 6

② Buffer.from(array)
通過(guò)一個(gè)八位字節(jié)的 array 創(chuàng)建一個(gè)新的 Buffer ，如果 array 不是一個(gè)數(shù)組，則拋出 TypeError 錯(cuò)誤。

console.log(Buffer.from([1, 2, 3]));  // <Buffer 01 02 03>

③ Buffer.isBuffer(obj)
如果 obj 是一個(gè) Buffer 則返回 true ，否則返回 false

console.log(Buffer.isBuffer({ 'a': 1 }));                      // false
console.log(Buffer.isBuffer(Buffer.from([1, 2, 3])));  // true

④ Buffer.concat(list)
如果 obj 是一個(gè) Buffer 則返回 true ，否則返回 false

const buf1 = Buffer.from('hello ');
const buf2 = Buffer.from('world');

const buf = Buffer.concat([buf1, buf2]);

console.log(buf.toString());    // hello world

常用屬性：
① buf.length 長(zhǎng)度
buf.toString() 轉(zhuǎn)為字符串
buf.fill() 填充
buf.equals() 判斷是否相等
buf.indexOf() 是否包含，如果包含返回位置值，不包含返回-1

const buf = Buffer.from('hello world');
const buf2 = Buffer.from('hello world!');

console.log(buf.length);   // 15
console.log(buf.toString());   // hello world
console.log(buf.fill(10, 2, 6));  // <Buffer 68 65 0a 0a 0a 0a 77 6f 72 6c 64>   這里從第3個(gè)到第6個(gè)都被替換成了0a,a就是16進(jìn)制的數(shù)字10
console.log(buf.equals(buf2));  // false
console.log(buf.indexOf('h'));  // 0

3、events(事件)

大多數(shù) Node.js 核心 API 都采用慣用的異步事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，其中某些類(lèi)型的對(duì)象（觸發(fā)器）會(huì)周期性地觸發(fā)命名事件來(lái)調(diào)用函數(shù)對(duì)象（監(jiān)聽(tīng)器）。

所有能觸發(fā)事件的對(duì)象都是 EventEmitter 類(lèi)的實(shí)例。 這些對(duì)象開(kāi)放了一個(gè) eventEmitter.on() 函數(shù)，允許將一個(gè)或多個(gè)函數(shù)綁定到會(huì)被對(duì)象觸發(fā)的命名事件上。 事件名稱(chēng)通常是駝峰式的字符串，但也可以使用任何有效的 JavaScript 屬性名。

官網(wǎng)例子：一個(gè)綁定了一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器的 EventEmitter 實(shí)例。 eventEmitter.on() 方法用于注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)器，eventEmitter.emit() 方法用于觸發(fā)事件。

const EventEmitter = require('events');

class CustomEvent extends EventEmitter {}

const myEmitter = new CustomEvent();

myEmitter.on('error', err => {
    console.log(err);
})

myEmitter.emit('error', new Error('This is an error!'));

當(dāng)有一個(gè)錯(cuò)誤的時(shí)候，會(huì)顯示Error: This is an error!，然后顯示具體錯(cuò)誤內(nèi)容。

4、fs(文件系統(tǒng))

通過(guò) require('fs') 使用該模塊。 所有的方法都有異步和同步的形式。

異步方法的最后一個(gè)參數(shù)都是一個(gè)回調(diào)函數(shù)。 傳給回調(diào)函數(shù)的參數(shù)取決于具體方法，但回調(diào)函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)都會(huì)保留給異常。 如果操作成功完成，則第一個(gè)參數(shù)會(huì)是 null 或 undefined。

常用方法如下：
① fs.readFile(path[, options], callback)
異步地讀取一個(gè)文件的全部?jī)?nèi)容

const fs = require('fs');

fs.readFile('./test.txt', (err, data) => {
    if (err) throw err;
    console.log(data);
});

此時(shí)如果test.txt文件內(nèi)容只有一個(gè)字母a，那么打印出來(lái)的就是<Buffer 61>
回調(diào)有兩個(gè)參數(shù) (err, data)，其中 data 是文件的內(nèi)容。如果未指定字符編碼，則返回原始的 buffer。
指定編碼格式后，就會(huì)按照編碼格式打印文件內(nèi)容：

const fs = require('fs');

fs.readFile('./test.txt', 'utf-8',(err, data) => {
    if (err) throw err;
    console.log(data);
});

此時(shí)如果test.txt文件內(nèi)容只有一個(gè)字母a，那么打印出來(lái)的就是a

② fs.writeFile(file, data[, options], callback)
異步地寫(xiě)入數(shù)據(jù)到文件，如果文件已經(jīng)存在，則替代文件。

const fs = require('fs');

fs.writeFile('message.txt', 'Hello Node.js', (err) => {
    if (err) throw err;
    console.log('The file has been saved!');
});

③ fs.stat(path,callback)
可用來(lái)判斷一個(gè)文件是否存在
回調(diào)有兩個(gè)參數(shù) (err, stats)，其中 stats是一個(gè) fs.Stats對(duì)象。

const fs = require('fs');

fs.stat('./message.txt', (err, stats)=>{
    if (err){
        console.log('文件不存在');
        return;
    };
    
    console.log(stats.isFile());     // true  判斷是否是一個(gè)文件
    console.log(stats.isDirectory());  // false  判斷是否是一個(gè)文件夾
});

④ fs.rename(oldPath, newPath, callback)
用來(lái)修改文件名

const fs = require('fs');

fs.rename('./message.txt', 'm.txt', err=>{
    if (err) throw err;
    
    console.log('修改成功！');
})

⑤ fs.unlink(path, callback)
刪除文件

const fs = require('fs');

fs.unlink('./m.txt', err=>{
    if (err) throw err;
    
    console.log('刪除成功！');
})

⑥ fs.readdir(path[, options], callback)
讀取指定路徑下的所有文件

const fs = require('fs');

fs.readdir('./', (err, files)=>{
    if (err) throw err;
    
    console.log(files);
  /*
  [ '.DS_Store',
    'node_modules',
    'package.json',
    'test.js',
    'test.txt' ]
*/
})

⑦ fs.mkdir(path[, mode], callback)
在指定路徑里創(chuàng)建一個(gè)文件夾

const fs = require('fs');
// 在當(dāng)前目錄創(chuàng)建一個(gè)叫test的文件夾
fs.mkdir('./test', err=>{
    if (err) throw err;
    
    console.log('文件夾創(chuàng)建成功');
})

⑧ fs.rmdir(path, callback)
刪除指定路徑下的文件夾

const fs = require('fs');

fs.rmdir('./test', err=>{
    if (err) throw err;
    
    console.log('文件夾刪除成功');
})

⑨ fs.watch(filename[, options][, listener])
和gulp里的watch很像，用來(lái)監(jiān)視 filename的變化，filename 可以是一個(gè)文件或一個(gè)目錄。

監(jiān)聽(tīng)器回調(diào)有兩個(gè)參數(shù) (eventType, filename)。 eventType 可以是 'rename' 或 'change'，filename 是觸發(fā)事件的文件的名稱(chēng)。

const fs = require('fs');

fs.watch('./', {
    recursive: true   // 指明是否全部子目錄應(yīng)該被監(jiān)視
}, (eventType, filename) =>{
   console.log(eventType, filename);
})

注意，在大多數(shù)平臺(tái)，當(dāng)一個(gè)文件出現(xiàn)或消失在一個(gè)目錄里時(shí)，'rename' 會(huì)被觸發(fā)。

⑩ fs.createReadStream(path[, options])
返回一個(gè)新建的 ReadStream 對(duì)象

const fs = require('fs');

const rs = fs.createReadStream('./test.txt');
rs.pipe(process.stdout);  // 在終端輸出test.txt內(nèi)容