nodeJs笔记（一）
nodeJs笔记（一）
- 基础知识
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- 什么是nodejs？
- nodejs的生态系统结构
- nodejs的工作原理
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- V8 JavaScript 引擎：
- libuv：异步 I/O 与事件循环引擎：
- 事件循环 (Event Loop) 的详细阶段：
- 非阻塞 I/O 的工作流程 (以 fs.readFile 为例)：
- 单线程与高并发：
- 核心依赖库：
- 工作原理全景图
- 关键点：
- node.js的优缺点
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- 核心优势 (优点)
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- 高性能与高并发 (I/O 密集型场景)：
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- 核心原理：
- 结果：
- 开发效率高：
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- 单一语言 (JavaScript/TypeScript)：
- NPM 庞大生态：
- 轻量灵活：
- 快速迭代：
- 事件驱动、异步编程模型：
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- 天然适合实时应用：
- 流式数据处理：
- 跨平台：
- 活跃的社区和持续发展：
- 微服务/Serverless 友好：
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- 轻量快速启动：
- 易于构建 API 网关/中间件：
- 主要劣势 (缺点)
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- 不适合 CPU 密集型任务：
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- 核心问题：
- 后果：
- Worker Threads：
- 子进程 (child_process/cluster)：
- 用 C++ 编写原生插件：
- 将任务拆解为小片段：
- 回调地狱 (Callback Hell) / 异步流程复杂性：
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- 历史问题：
- 现代解决方案：
- 单点故障风险 (相对)：
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- 缓解方案：
- 频繁的 API 变更 (曾是个问题)：
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- 历史问题：
- 现状：
- 代码质量与依赖风险 (NPM 双刃剑)：
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- NPM 模块质量参差不齐：
- 依赖膨胀：
- 缓解方案：
- 深度理解要求：
- 对比表
- 比较后总结：
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- Node.js 是王者：
- Node.js 需谨慎或回避：
- Node.js能做哪些事情
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- 1. 构建 Web 服务器和 API (最常见用途)
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- 后端服务：
- RESTful API：
- GraphQL API：
- 实时 Web 应用：
- 服务器端渲染 (SSR)：
- 微服务架构：
- 2. 命令行工具 (CLI) 和开发工具
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- 构建工具：
- 脚手架工具：
- 实用脚本：
- DevOps 工具：
- 3. 实时应用程序
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- 聊天应用：
- 推送通知服务：
- 在线游戏：
- 协作平台：
- 金融交易平台：
- 4. 数据处理和流
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- 数据流处理：
- API 代理/网关：
- 数据抓取 (爬虫)：
- 5. 云服务和 Serverless
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- Serverless 函数：
- 云原生应用：
- 6. 桌面应用程序 (通过框架)
- 7. IoT (物联网)
- 8. API 网关和中间件
- 9. 后端服务集成
- 10. 工具和服务后台
- Node.js 的核心优势 (为什么适合这些场景)
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- 非阻塞 I/O 和事件驱动：
- 单语言 (JavaScript)：
- 庞大的生态系统 (npm)：
- 快速开发和迭代：
- 高性能 (V8 引擎)：
- 活跃的社区：
- Node.js 可能不是最佳选择的场景
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- CPU 密集型任务：
- 需要强类型和复杂 OOP 的大型后端系统：
- 第一个nodejs应用程序
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- 项目出现输出乱码的情况
- npm包管理器的使用
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- npm概述
- 查看npm版本
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- 升级到新版本
- 安装单个软件包
- 安装指定软件包版本
- 安装所有软件包
- 更新软件包
- 指定安装位置
- 卸载安装包
- package.json文件
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- 常用参数及其作用的详细介绍
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- 1. 基础元数据
- 2. 依赖管理
- 3. 脚本命令（Scripts）
- 4. 入口与配置
- 5. 环境约束
- 6. 发布配置
- 7. 工作区（Monorepo 支持）
- 关键注意事项
- package.json文件和package-lock.json文件的作用
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- package.json
- package-lock.json
- 二者协作流程
- 常见误区
- 总结
- 最佳实践：
nodejs的下载安装本文不再赘述
基础知识
什么是nodejs？
什么是nodejs？
Node.js是一个基于Chrome V8引擎的JavaScript运行时环境，它能够让JavaScript脚本运行在服务端，这使得JavaScript成为与PHP、Python等服务端语言平起平坐的脚本语言。
Node.js目前支持现在大部分的主流浏览器，包括Chrome、Microsoft Edge和Opera等。
nodejs的生态系统结构
它的生态系统主要由标准库（核心模块）、中间层（社区模块/框架） 和 底层库（依赖库/底层引擎）这3部分组成，
它们之间的关系可以形象地理解为：
底层库：地基和建筑核心结构（如钢筋水泥）。
标准库：建筑主体结构和标准化的房间、水电接口（API）。
中间层：内部精装修、家具、智能家居系统、各种功能房间（基于标准结构扩展）。
标准库（Node standard library）：提供了开发人员能够直接进行调用并使用的一些API，如http模块、stream流模块、fs文件系统模块等，可以使用JavaScript代码直接调用。
中间层（Node binding）：由于Node.js的底层库采用C/C++实现，而标准库中的JavaScript代码无法直接与C/C++进行通信，因此提供了中间层，它在标准库和底层库之间起到了桥梁的作用，它封装了底层库中V8引擎和libuv等的实现细节，并向标准库提供基础API服务。
底层库（C/C++实现）：底层库是Node.js运行的关键，它由C/C++实现，包括V8引擎、libuv、C-ares、OpenSSL、zlib等，它们的主要作用如下。
- 标准库 (Node.js Core Modules / Standard Library)
定义： 这是 Node.js 自带的、开箱即用 的一组 JavaScript 模块。它们随 Node.js 运行时一起安装，不需要通过 npm 额外安装。
位置： 它们是 Node.js 源代码的一部分，通过 require 函数直接引入（不需要路径，直接用模块名）。
目的： 提供基础、核心的功能，让开发者能够进行 I/O 操作、网络通信、文件处理、进程管理等底层操作，而无需自己从头实现。
特点:
稳定可靠： 经过严格测试，是 Node.js 运行时的基石。
高性能： 许多模块底层是用 C/C++ 实现并通过 JavaScript 暴露接口（如 crypto, zlib, fs 的部分操作）。
异步优先： 遵循 Node.js 的非阻塞 I/O 模型，大部分 API 都提供回调或 Promise 版本。
跨平台： 封装了不同操作系统的差异，提供一致的 API。
常见且重要的标准库模块示例：
fs：文件系统操作（读/写文件、目录）。
http / https：创建 HTTP(S) 服务器和客户端。
path：处理文件和目录路径。
os：提供操作系统相关信息。
events：实现事件发射器模式（Node.js 异步事件驱动的基础）。
stream：处理流式数据（高效处理大文件或连续数据）。
crypto：提供加密功能（哈希、加解密、签名等）。
zlib：提供压缩和解压功能。
net：提供底层的网络通信（TCP）。
dgram：提供 UDP 数据报通信。
child_process：创建和管理子进程。
cluster：利用多核 CPU 创建子进程（集群）。
url：解析和格式化 URL。
querystring：解析和格式化 URL 查询字符串。
util：提供实用工具函数（如继承、类型检查、回调转 Promise）。
buffer：处理二进制数据流。
timers (setTimeout, setInterval, setImmediate)：定时器功能。
console：基本的控制台输出。
const fs = require('fs'); // 引入文件系统模块
const http = require('http'); // 引入 HTTP 模块
// 使用 fs 读取文件
fs.readFile('file.txt', 'utf8', (err, data) => {
if (err) throw err;
console.log(data);
});
// 使用 http 创建服务器
const server = http.createServer((req, res) => {
res.writeHead(200, {
'Content-Type': 'text/plain'});
res.end('Hello World from Node.js Core!');
});
server.listen(3000);
- 中间层 (Middleware Layer / Community Modules & Frameworks)
定义： 这是由 Node.js 社区（开发者、公司） 构建的、运行在 Node.js 标准库之上的一大层生态系统。主要通过 npm (Node Package Manager) 进行分发和安装。这包括了各种框架、库、工具和中间件。
位置： 安装在项目的 node_modules 目录下，通过 require 或 import 引入（通常需要路径或包名）。
目的： 解决特定领域的问题、提供更高层次的抽象、简化开发流程、实现特定功能、遵循特定架构模式。
特点：
极其丰富多样： npm 仓库拥有数百万个包，覆盖了 Web 开发、数据库、测试、工具、CLI、桌面应用等几乎所有方面。
提高开发效率： 避免重复造轮子，快速构建应用。
专业化： 提供针对特定任务（如路由、模板渲染、ORM、身份验证、日志）的优化方案。
社区驱动： 更新快，生态活跃，但质量参差不齐（需谨慎选择）。
依赖管理： 通过 package.json 和 npm/yarn/pnpm 管理。
主要类别和示例：
Web 框架： 提供路由、中间件、模板引擎集成、错误处理等 Web 开发基础设施。
Express.js：最流行的、极简灵活的 Web 框架。
Koa.js：由 Express 原班人马打造，更现代，基于 async/await。
NestJS：高度结构化、面向模块、依赖注入、支持 TypeScript 的企业级框架。
Fastify：强调高性能和低开销的框架。
Hapi.js：配置驱动的框架，适合大型应用。
数据库 ORM/ODM： 简化数据库操作，将数据库记录映射为 JavaScript 对象。
Sequelize (SQL: PostgreSQL, MySQL, SQLite 等)。
TypeORM (SQL & NoSQL, 支持 TypeScript)。
Mongoose (MongoDB)。
Prisma (下一代 ORM，类型安全，自动迁移)。
模板引擎： 动态生成 HTML。
EJS (Embedded JavaScript)。
Pug (Jade)。
Handlebars。
中间件 (Middleware)： 处理 HTTP 请求/响应生命周期的函数（通常在框架如 Express/Koa 中使用）。
body-parser / koa-bodyparser：解析请求体 (JSON, Form Data)。
cookie-parser / koa/cookies：解析 Cookie。
compression：响应压缩 (gzip)。
morgan / winston / bunyan：HTTP 请求日志记录。
helmet：设置安全相关的 HTTP 头。
cors：处理跨域资源共享 (CORS)。
passport.js / auth0：身份验证和授权。
express-session / koa-session：会话管理。
实用工具库：
Lodash / Underscore.js：提供大量实用的函数式编程工具函数。
Axios / node-fetch：更强大易用的 HTTP 客户端 (替代标准库的 http/https 客户端)。
Moment.js (逐渐被替代) / Luxon / date-fns：日期时间处理。
Joi / Zod / Yup：数据验证。
dotenv：加载 .env 环境变量。
Nodemailer：发送电子邮件。
Socket.IO：实现实时、双向、基于事件的通信 (WebSocket)。
测试框架：
Jest：功能全面的测试框架 (断言、Mock、覆盖率)。
Mocha：灵活的基础测试框架，常搭配 Chai (断言库) 和 Sinon (Mock/Spy) 使用。
Supertest：测试 HTTP 端点。
构建工具 / 任务运行器 / 打包器：
Webpack：模块打包器。
Parcel：零配置打包器。
Gulp / Grunt：任务自动化。
Babel：JavaScript 编译器 (转译新语法，兼容旧环境)。
TypeScript：JavaScript 的超集，添加静态类型。
使用方式：
npm install express mongoose dotenv axios
const express = require('express');
const mongoose = require('mongoose');
require('dotenv').config();
const axios = require('axios');
const app = express();
// 连接 MongoDB (使用 Mongoose - 中间层 ODM)
mongoose.connect(process.env.MONGODB_URI);
// 定义 Mongoose 模型和路由...
app.get('/api/data', async (req, res) => {
try {
// 使用 Axios (中间层 HTTP 客户端) 调用外部 API
const response = await axios.get('https://api.example.com/data');
res.json(response.data);
} catch (error) {
res.status(