nodejs的一些核心概念

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1. 事件循环

这里写图片描述

java的同步执行模式：

System.out.println("Step: 1");
System.out.println("Step: 2");
Thread.sleep(1000);
System.out.println("Step: 3");

顺序执行1.2.3，并在输出3之前停顿1s。
对异步执行的node来说：

console.log('Step: 1')
setTimeout(function () {
  console.log('Step: 3')
}, 1000)
console.log('Step: 2')

不会停顿1s，输出顺序也不会只1，3，2.
setTimeout函数将其回调函数在1s之后放入事件队列上，供时间循环遍历。所以从时间队列遍历的顺序上看，执行顺序就是1，2，3.

2. 全局对象`global`

global.process：保存了一些process、system和环境相关的一些信息。
global.__filename：当前执行脚本的文件名和路径。
global.__dirname：当前执行脚本的绝对路径。
global.module：当前模块导出的对象。
global.require()：导出模块的方法。

3. process对象

process对象保存了一些当前进程的一些信息：
* process.pid：进程id
* process.versions：node\v8和其他组建的版本号
* process.arch：系统架构
* process.argv：命令行接口参数
* process.env：环境变量
* process.uptime()：获取uptime
* process.memoryUsage()：获取占用内存
* process.cwd()：获取当前工作目录
* process.exit()：结束当前进程
* process.on()：添加监听事件

4. 时间触发器

node中的时间触发器这么用：

var events = require('events');
var emitter = new events.EventEmitter();
emitter.on('knock', function() {
  console.log('Who\'s there?')
})

emitter.on('knock', function() {
  console.log('Go away!')
})

emitter.emit('knock')

编写一个使用EventEmitter的job模块：

// job.js
var util = require('util')
var Job = function Job() {
  var job = this 
  // ...
  job.process = function() {
    // ...
    job.emit('done', { completedOn: new Date() })
  }
}

util.inherits(Job, require('events').EventEmitter)
module.exports = Job

使用job模块：

// weekly.js
var Job = require('./job.js')
var job = new Job()

job.on('done', function(details){
  console.log('Job was completed at', details.completedOn)
  job.removeAllListeners()
})

job.process()

5. Streams流式读写

用node处理大数据时候会出现些问题。首先，速度降低，buffer限制在1Gb。再说了，如果有些读写资源一直持续，并不停止，node怎么工作？
流式读写可以解决这些问题。
先看一下标准的buffer读写机制：

这里写图片描述

在进一步读取或者output之前，我们必须先等待buffer加载完所有的数据。相比之下，使用流式读取机制是这样的：

这里写图片描述

node中有4中流：
* Readable：可读
* Writable：可写
* Duplex：双工，可读可写
* Transform：转换数据

流式读写隐藏在node的各个地方：
* HTTP requests and responses
* Standard input/output
* File reads and writes

6. 可读流例子

标准输入流process.stdin就是一个可读流。

process.stdin.resume()
process.stdin.setEncoding('utf8')

process.stdin.on('data', function (chunk) {
  console.log('chunk: ', chunk)
})

process.stdin.on('end', function () {
  console.log('--- END ---')
})

可读流有一个read()方法用来同步读取数据块。通常使用while(null != (chunk = readble.read())来循环读取数据：

var readable = getReadableStreamSomehow()
readable.on('readable', () => {
  var chunk
  while (null !== (chunk = readable.read())) {
    console.log('got %d bytes of data', chunk.length)
  }
})

7. 可写流例子

使用write()方法往可写流中写入数据，process.stdout就是一个可写流：

process.stdout.write('hello world');

8. 管道

下面的例子使用pipe()方法将一个文件读取后压缩，再写入压缩文件中：

var readable = getReadableStreamSomehow()
readable.on('readable', () => {
  var chunk
  while (null !== (chunk = readable.read())) {
    console.log('got %d bytes of data', chunk.length)
  }
})

9. http流

http的请求和相应既是可读可写的流，也是event emitter。可以给请求添加data事件：

const http = require('http')
var server = http.createServer( (req, res) => {
  var body = ''
  req.setEncoding('utf8')
  req.on('data', (chunk) => {
    body += chunk
  })
  req.on('end', () => {  
    var data = JSON.parse(body)
    res.write(typeof data)
    res.end()
  })
})

server.listen(1337)

如果server端需要返回大数据，可以使用流式返回：

app.get('/non-stream', function(req, res) {
  var file = fs.readFile(largeImagePath, function(error, data){
    res.end(data)
  })
})
app.get('/stream', function(req, res) {
  var stream = fs.createReadStream(largeImagePath)
  stream.pipe(res)
})

10. buffers

浏览器端的javascript没有用来处理二进制数据的数据类型。但是node中有个buffer的数据类型可以用来处理二进制数据。
创建二进制数据类型可以这样：
* new Buffer(size)
* new Buffer(array)
* new Buffer(buffer)
* new Buffer(str[, encoding])
二进制数据令人看起来很费解，通常使用toString()方法转换成人读格式。

let buf = new Buffer(26)
for (var i = 0 ; i < 26 ; i++) {
  buf[i] = i + 97 // 97 is ASCII a
}
console.log(buf) // <Buffer 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7a>
buf.toString('utf8') // outputs: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
buf.toString('ascii') // outputs: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
buf.toString('ascii', 0, 5) // outputs: abcde
buf.toString('utf8', 0, 5) // outputs: abcde
buf.toString(undefined, 0, 5) // encoding defaults to 'utf8', outputs abcde

fs模块读出的数据类型也是buffer类型的：

fs.readFile('/etc/passwd', function (err, data) {
  if (err) return console.error(err)
  console.log(data)
});

11. clusters

javascript单线程利用不了多核cpu，但是node可以使用cluster模块充分利用多核cpu。
使用cluster模块的套路通常是这样的：

// cluster.js
var cluster = require('cluster')
if (cluster.isMaster) {
  for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork()
  }
} else if (cluster.isWorker) {
  // your server code
})

12. pm2工具

pm2工具可以充分利用多核，并且不用像上面使用cluster模块那样写那么恶心的代码。
下面写一个express server，使用pm2工具可以在不改变代码的情况下利用多核cpu。

var express = require('express')
var port = 3000
global.stats = {}
console.log('worker (%s) is now listening to http://localhost:%s',
 process.pid, port)
var app = express()
app.get('*', function(req, res) {
  if (!global.stats[process.pid]) global.stats[process.pid] = 1
  else global.stats[process.pid] += 1;
  var l ='cluser '
    + process.pid
    + ' responded \n';
  console.log(l, global.stats)
  res.status(200).send(l)
})
app.listen(port)

使用pm2工具启动server：

pm2 start server.js -i 0

13. spawn vs fork vs exec

cluster模块使用fork()方法穿件新的node server实例，其实node中有3中方法穿件新的外部进程：spawn(), fork(), exec()。3种方法均来自于child_process模块。他们的不同之处总结起来如下：
* require('child_process').spawn()：用来处理大数据，支持流式，支持任何命令，不会创建新的V8实例。
* require('child_process').fork()：创建一个新的V8实例，包含多个workers线程，仅仅支持node命令。
* require('child_process').exec()：使用buffer，所以不适合处理大数据，通过异步方式在回调函数中一次性处理数据。支持所有命令。
下面看一下使用spawn来执行node program.js的例子：

var fs = require('fs')
var process = require('child_process')
var p = process.spawn('node', 'program.js')
p.stdout.on('data', function(data)) {
  console.log('stdout: ' + data)
})

fork()的语法与spawn()类似，fork()进程执行的都是nodejs程序，所以fork()参数中不需要加node命令：

var fs = require('fs')
var process = require('child_process')
var p = process.fork('program.js')
p.stdout.on('data', function(data)) {
  console.log('stdout: ' + data)
})

exec()不支持data事件，只能回调：

var fs = require('fs')
var process = require('child_process')
var p = process.exec('node program.js', function (error, stdout, stderr) {
  if (error) console.log(error.code)
})

14. 异步错误处理

说到错误处理，nodejs和其他大部分语言都有try/catch语句。同步编程时候，使用try/catch很爽：

try {
  throw new Error('Fail!')
} catch (e) {
  console.log('Custom Error: ' + e.message)
}

node的异步机制导致错误发生时的上下文丢失，从而无法捕捉error。所以使用node编写程序时候，回调函数的第一个参数往往是error参数，用来记录发生的错误，每次执行回调时候，开发者需要先检查一下error，并将error冒泡（将error传递给下一个回掉函数）：

  if (error) return callback(error)
  //  or
  if (error) return console.error(error)
  ```
  使用domain模块。将异常代码放入domain模块的run方法中，异常抛出后，程序不会崩溃，并且还能得到友好的错误提示。
```javascript
// domain-async.js:
var d = require('domain').create()
d.on('error', function(e) {
   console.log('Custom Error: ' + e)
})
d.run(function() {
  setTimeout(function () {
    throw new Error('Failed!')
  }, Math.round(Math.random()*100))
});