一、 前言

本系列文章旨在快速复习并上手轻量级服务器开发Node技术,并在适当分享在项目实战过程中遇到的一些比较有价值的知识内容:

本系列文章内容篇幅如下:

• 一、了解Node开发
  • 1. 了解Node开发
  • 1. Node运行环境搭建
  • 1. Node.js语法快速入门
• 二、模块加载及第三方包
  • 1. Node.js模块化开发
  • 1. 系统模块
  • 1. 第三方模块
  • 1. Node.js中模块加载机制
  • 1. package.json文件
• 三、多线程与网络
  • 1. 服务器端基础概念
  • 1. 创建web服务器
  • 1. HTTP协议
  • 1. HTTP请求与响应处理
  • 1. Node.js异步编程
• 四、数据库处理
  • 1. MongoDB数据库
  • 1. 数据库概述及环境搭建
  • 1. MongoDB增删改查操作
• 五、模板引擎
  • 1. 模板引擎artTemplate
  • 1. 模板引擎的基础概念
  • 1. 模板引擎的语法
  • 1. 案例
• 六、Express框架
  • 1. Express框架简介及初体验
  • 1. Express中间件
  • 1. Express框架请求处理
  • 1. express-art-template模板引擎
• 七、博客实战
  • 5. 项目环境搭建
  • 1. 项目功能实现
  • 1. 项目包含的知识点

二、了解Node开发

1. 为什么要学习服务器端开发基础

• 能够和后端程序员更加紧密的配合
• 网站业务逻辑前置，学习前端技术需要后端技术支撑（Ajax）
• 扩宽知识视野，能够站在更高的角度审视整个项目

2. 服务器端开发要做的事情

• 实现网站的业务逻辑
• 数据的增删改查

3. 为什么选择Node

• 使用JavaScript语法开发后端应用
• 一些公司要求前端工程师掌握Node开发
• 生态系统活跃，有大量开源库可以使用
• 前端开发工具大多基于Node开发

4. Node是什么

JavaScript是解释型语言,它的运行环境是解释器;比如:

• vue的运行环境是vue.js框架
• node.js 的运行环境是 Node
• Node是一个基于Chrome V8引擎的JavaScript代码运行环境。

运行环境

• 浏览器（软件）能够运行JavaScript代码，浏览器就是JavaScript代码的运行环境
• Node（软件）能够运行JavaScript代码，Node就是JavaScript代码的运行环境

5. 简单理解规划出Node.js和浏览器的差异：

这里也有一份单独的Node.js的架构图：

• 我们编写的JavaScript代码会经过V8引擎，再通过Node.js的Bindings，将任务放到Libuv的事件循环中；
• libuv（Unicorn Velociraptor—独角伶盗龙）是使用C语言编写的库；
• libuv提供了事件循环、文件系统读写、网络IO、线程池等等内容；
• 具体内部代码的执行流程，我会在后续专门讲解事件和异步IO的原理中详细讲解；

6. Node.js可以做什么？

6.1 Atwood定律

Stack Overflow的创立者之一的 Jeff Atwood 在2007年提出了著名的 Atwood定律：

• Any application that can be written in JavaScript, will eventually be written in JavaScript.
• 任何可以使用JavaScript来实现的应用都最终都会使用JavaScript实现。
• 但在JS发明之初，JavaScript的目的是应用于在浏览器执行简单的脚本任务，对浏览器以及其中的DOM进行各种操作，所以JavaScript的应用场景非常受限。
• Atwood定律更像是一种美好的远景，在当时看来还没有实现的可能性。
• 但是随着Node的出现，Atwood定律已经越来越多的被证实是正确的。

但是为了可以理解Node.js到底是如何帮助我们做到这一点的，我们必须了解JavaScript是如何被运行的。

进一步了解JavaScript 的运行环境

6.2 浏览器内核

我们经常会说：不同的浏览器有不同的内核组成

• Gecko：早期被Netscape和Mozilla Firefox浏览器浏览器使用；
• Trident：微软开发，被IE4~IE11浏览器使用，但是Edge浏览器已经转向Blink；
• Webkit：苹果基于KHTML开发、开源的，用于Safari，Google Chrome之前也在使用；
• Blink：是Webkit的一个分支，Google开发，目前应用于Google Chrome、Edge、Opera等；
• ...

事实上，我们经常说的浏览器内核指的是浏览器的排版引擎：

• 排版引擎（layout engine），也称为浏览器引擎（browser engine）、页面渲染引擎（rendering engine）或样版引擎。

但是在这个执行过程中，HTML解析的时候遇到了JavaScript标签，应该怎么办呢？

• 会停止解析HTML，而去加载和执行JavaScript代码；

当然，为什么不直接异步去加载执行JavaScript代码，而要在这里停止掉呢？

• 这是因为JavaScript代码可以操作我们的DOM；
• 所以浏览器希望将HTML解析的DOM和JavaScript操作之后的DOM放到一起来生成最终的DOM树，而不是频繁的去生成新的DOM树；

那么，JavaScript代码由谁来执行呢？

• JavaScript引擎

6.3 JavaScript引擎

为什么需要JavaScript引擎呢？

• 事实上我们编写的JavaScript无论你交给浏览器或者Node执行，最后都是需要被CPU执行的；
• 但是CPU只认识自己的指令集，实际上是机器语言，才能被CPU所执行；
• 所以我们需要JavaScript引擎帮助我们将JavaScript代码翻译成CPU指令来执行；

比较常见的JavaScript引擎有哪些呢？

• SpiderMonkey：第一款JavaScript引擎，由Brendan Eich开发（也就是JavaScript作者）；
• Chakra：微软开发，用于IT浏览器；
• JavaScriptCore：WebKit中的JavaScript引擎，Apple公司开发；
• V8：Google开发的强大JavaScript引擎，也帮助Chrome从众多浏览器中脱颖而出；

这里我们先以WebKit为例，WebKit事实上由两部分组成的：

• WebCore：负责HTML解析、布局、渲染等等相关的工作；
• JavaScriptCore：解析、执行JavaScript代码；

看到这里，学过小程序的同学有没有感觉非常的熟悉呢？

• 在小程序中编写的JavaScript代码就是被JSCore执行的；

另外一个强大的JavaScript引擎就是V8引擎。

6.4 V8引擎

我们来看一下官方对V8引擎的定义：

V8引擎本身的源码非常复杂，大概有超过100w行C++代码，但是我们可以简单了解一下它执行JavaScript代码的原理：

上面是JavaScript代码的执行过程，事实上V8的内存回收也是其强大的另外一个原因，这里暂时先不展开讨论：

6.5 Node.js可以做什么?

• 前面我们提到，Node.js的出现，真正让Atwood定律变成了现实，Node.js的应用场景也越来越多。
• 我们可以使用基于Node.js的Electron开发出类似于VSCode这种强大的桌面应用程序。另外前端自动化、模块化打包工具gulp、webpack也是基于Node.js开发和使用的。
• Node.js的快速发展也让企业对Node.js技术越来越重视，在前端招聘中通常会对Node.js有一定的要求，特别对于高级前端开发工程师，Node.js更是必不可少的技能：

目前前端开发的库都是以node包的形式进行管理；

• npm、yarn工具成为前端开发使用最多的工具；
• 越来越多的公司使用Node.js作为web服务器开发；
• 大量项目需要借助Node.js完成前后端渲染的同构应用；
• 资深前端工程师需要为项目编写脚本工具（前端工程师编写脚本通常会使用JavaScript，而不是Python或者shell）；
• 很多企业在使用Electron来开发桌面应用程序；

总结一下，目前Node.js到底有哪些应用场景呢？

• 前后端页面渲染
  • 支持项目同构开发
  • 对于需要进行首屏优化、SEO的页面进行后端渲染
• 开发命令行工具
  • webpack、gulp等都是基于Node
  • 开发自己独立的命令行工具（类似于shell、Python做的事情，对于前端更加友好）
• 桌面应用的开发
  • 类似于VSCode这种强大的桌面应用
  • 甚至开发桌面端类似于wayward大型游戏
• 进行服务器开发
  • 拥有类似express、koa等强大的web框架
  • 开发Web Socket等服务器

所以，作为大前端开发工程师，Node.js已经是我们必须掌握的核心技术。

三、 Node运行环境搭建

1. Node.js运行环境安装

官网：nodejs.org/en/

• LTS = Long Term Support 长期支持版 稳定版
• Current 拥有最新特性 实验版

2. Node环境安装失败解决办法(win系统)

2.1 错误代号2502、2503

• 失败原因：系统帐户权限不足。
• 解决办法：
  • 以管理员身份运行powershell命令行工具
  • 输入运行安装包命令 msiexec /package node安装包位置

2.2 执行命令报错

• 失败原因：Node安装目录写入环境变量失败
• 解决办法：将Node安装目录添加到环境变量中

2.3 PATH环境变量

存储系统中的目录，在命令行中执行命令的时候系统会自动去这些目录中查找命令的位置。

3. Mac系统安装Node环境

3.1 了解 nvm、npm、nrm、yarn、npx

这些工具在Node.js开发中都是非常重要的，并且在项目开发和管理过程中起到不同的作用。下面是对它们的简要解释：

• 1. NVM（Node Version Manager）:
  • NVM是用于管理Node.js版本的工具。
  • 它允许你在同一台计算机上同时安装和切换多个Node.js版本。
  • 通过NVM，你可以轻松地切换项目所需的Node.js版本，而无需全局更改系统环境。
  • NVM还可以帮助你升级或降级Node.js版本。
• 1. NPM（Node Package Manager）:
  • NPM是Node.js的官方包管理工具。它允许开发者从NPM注册表（Registry）中下载和安装各种开源的Node.js软件包。
  • NPM还提供了一些命令，例如npm install用于安装依赖，npm init用于初始化项目，以及npm publish用于将自己的包发布到NPM注册表。
• 1. NRM（NPM Registry Manager）:
  • NRM是用于管理NPM注册表镜像的工具。
  • NPM包下载和安装时可能受到网络状况的影响，使用NRM可以切换不同的NPM注册表镜像，从而提高包的下载速度。
  • 例如，你可以使用NRM来切换到淘宝镜像或其他速度更快的镜像源。
• 1. Yarn:
  • Yarn是另一个包管理工具，与NPM类似，但它的下载速度更快，且具有更好的缓存机制。
  • Yarn支持并行下载，并可以确保在项目中的所有计算机上使用相同版本的依赖。
  • Yarn的语法和命令与NPM类似，可以作为NPM的替代品使用。
• 1. NPX:
  • NPX是随同NPM一起发布的工具，它用于执行依赖包中的可执行命令，而无需全局安装这些依赖包。
  • 这对于运行一次性或少用的命令非常有用，而不必污染全局环境

3.2 通过Homebrew安装NVM

在安装Node.js之前，需要安装nvm，然后通过nvm命令安装并管理Node.js。

brew install nvm

检查安装结果:

brew list nvm

配置环境变量:

#NVM
export NVM_DIR="/usr/local/Cellar/nvm/0.39.3"
[ -s "$NVM_DIR/nvm.sh" ] && \. "$NVM_DIR/nvm.sh"  # This loads nvm
[ -s "$NVM_DIR/bash_completion" ] && \. "$NVM_DIR/bash_completion"  # This loads nvm bash_completion

3.3 通过NVM安装Node

运行以下命令查看NVM支持的可用Node.js版本：

nvm ls-remote

安装最新稳定版本

nvm install --lts

安装指定版本

或者要安装特定版本，可以使用版本号，例如：

nvm install 18.17.0

3.4 检查安装结果

node -v
npm -v