Node.js

初识 Node.js 与内置模块

1. fs 文件系统模块

1.1 什么是 fs

fs 模块是 Node.js 官方提供的，用来操作文件的模块。提供了一系列的方法和属性，用来满足用户对文件的操作需求

• fs.readFile(): 用来读取指定文件的内容
• fs.writeFile(): 用来向指定的文件写入内容

如果要在 JS 代码中，使用 fs 模块来操作文件，需要使用如下方式导入

const fs = require('fs')

1.2 读取指定文件的内容

fs.readFile()的语法格式

fs.readFile(path[, options], callback)

• 参数1: 必选参数，字符串，表示文件的路径
• 参数2: 可选参数，表示以什么编码格式来读取文件
• 参数3: 必选参数，文件读取完成后，通过回调函数拿到读取的结果

fs.readFile()的示例代码

// 以 UTF-8 的编码格式, 读取指定文件内容，并打印 err 和 dataStr 的值
const fs = require('fs');
fs.readFile('./11.txt', 'utf8', function(err, dataStr) {
    console.log(err);
    console.log(dataStr);
});

• 读取成功

  • err: null
  • dataStr: 文件内容

• 读取失败

  • err: 错误对象
  • dataStr: undefined

判断文件是否读取成功

可以判断 err 对象是否为 null

const fs = require('fs');
fs.readFile('./11.txt', 'utf8', function(err, dataStr) {
    if(err) {
        return console.log('文件读取失败: ' + err.message);
    }
    console.log('文件读取成功, 内容是: ' + dataStr);
});

1.3 向指定文件写入内容

fs.writeFile()的语法格式

fs.writeFile(file, data[, options], callback)

• 参数1: 必选参数，需要制定一个文件路径的字符串
• 参数2: 必选参数，表示要写入的内容
• 参数3: 可选参数，表示以什么编码格式来写入文件内容, 默认值是 utf8
• 参数4: 必选参数，文件写入完成后的回调函数

fs.writeFile()的示例代码

const fs = require('fs');
fs.writeFile('./11.txt', 'Hello Node.js', function(err) {
    console.log(err);
});

• 写入成功
  • err: null
• 写入失败
  • err: 错误对象

判断文件是否写入成功

可以判断 err 对象是否为 null

const fs = require('fs');
fs.writeFile('./11.txt', 'Hello Node.js', function(err) {
    if(err) {
        return console.log('文件写入失败: ' + err.message);
    }
    console.log('文件写入成功');
});

1.4 处理路径问题

在使用 fs 模块操作文件时，如果提供的操作路径是以 ./ 或 ../ 开头的相对路径时，很容易出现路径动态拼接错误的问题

• 原因：代码在运行时，会以执行 node 命令时所处的目录，动态拼接出被操作文件的完整路径
• 解决：直接提供完整的路径
  • __dirname 表示当前文件所处目录

const fs = require('fs');
fs.readFile(__dirname + '/11.txt', 'utf8', function(err, dataStr) {
    console.log(err);
    console.log(dataStr);
});

2. path 路径模块

2.1 什么是 path 路径模块

path 模块是 Node.js 官方提供的，用来处理路径的模块。提供了一系列的方法和属性，用来满足用户对路径的处理需求

• path.join(): 用来将多个路径片段拼接成一个完整的路径字符串
• path.basename(): 用来从路径字符串中，将文件名解析出来

使用如下方法导入

const path = require('path')

2.2 路径拼接

path.join()的语法格式

path.join([...paths])

• 参数: …paths 字符串类型，路径片段的序列
• 返回值: 字符串

path.join()的代码示例

const path = require('path');
const pathStr = path.join('/a', '/b/c', '../', './d', 'e');
console.log(pathStr); // 输出 \a\b\d\e

const pathStr2 = path.join(__dirname, './11.txt');
console.log(pathStr2);

• 今后涉及到路径的拼接操作，使用 path.join()，不要直接使用 + 进行字符串的拼接

2.3 获取路径中的文件名

path.basename()的语法格式

使用 path.basename() 可以获取到路径中的最后一部分，常通过该方法获取路径中的文件名

path.basename(path[, ext])

• path: 必选参数，表示一个路径的字符串
• ext: 可选参数，表示文件扩展名的字符串
• 返回值: 路径中的最后一部分

path.basename()的代码示例

const path = require('path');

const fpath = '/a/b/c/index.html'
var fullName = path.basename(fpath)
console.log(fullName) // index.html

var nameWithoutExt = path.basename(fpath, '.html')
console.log(nameWithoutExt) //index

2.4 获取路径中的文件扩展名

path.extname()的语法格式

使用 path.extname() 可以获取到路径中的扩展名部分

path.extname(path)

• path: 必选参数，表示一个路径的字符串
• 返回值: 扩展名字符串

path.extname()的代码示例

const path = require('path');
const fpath = '/a/b/c/index.html'
const fext = path.extname(fpath)
console.log(fext) // .html

3. http 模块

3.1 什么是 http 模块

http 模块是 Node.js 官方提供的、用来创建 web 服务器的模块。通过 http 模块提供的 http.createServer() 方法，就能方便地把一台普通的电脑，变成一台 web 服务器，从而对外提供服务

使用如下方法导入

const http = require('http')

3.2 创建基本 Web 服务器

const http = require('http')

// 创建 web 服务器实例
const server = http.createServer()

// 为服务器实例绑定 request 事件，监听客户端的请求
server.on('request', function (req, res) {
    // 只要有请求，就会触发 request 事件，从而调用这个事件处理函数
    const url = req.url
    const method = req.method
    const str = `Your request url is ${url}, and request method is ${method}`
    console.log(str)

    // 设置 Content-Type 响应头，解决中文乱码的问题
    res.setHeader('Content-Type', 'text/html; charset=utf-8')
    // 向客户端响应内容
    res.end(str)
})

// 调用 .listen() 方法就能启动服务器
server.listen(8080, function () {
	console.log('server running at http://127.0.0.1:8080')
})

req 请求对象

只要服务器接收到了客户端的请求，就会调用通过 server.on() 为服务器绑定的 request 事件处理函数

如果想在事件处理函数中，访问与客户端相关的数据或属性，可以使用 req 对象

res 响应对象

在服务器的 request 事件处理函数中，访问与服务器相关的数据或属性，可以使用 req 对象

3.3 根据不同 url 响应不同内容

const http = require('http')
const server = http.createServer()

server.on('request', (req, res) => {
  const url = req.url
  // 设置默认的响应内容为 404 Not found
  let content = '<h1>404 Not found!</h1>'
  // 判断用户请求的是否为 / 或 /index.html 首页
  // 判断用户请求的是否为 /about.html 关于页面
  if (url === '/' || url === '/index.html') {
    content = '<h1>首页</h1>'
  } else if (url === '/about.html') {
    content = '<h1>关于页面</h1>'
  }

  res.setHeader('Content-Type', 'text/html; charset=utf-8')
  res.end(content)
})

server.listen(80, () => {
  console.log('server running at http://127.0.0.1')
})

模块化

1. 模块化的基本概念

1.1 什么是模块化

• 模块化是指解决一个复杂问题时，自顶向下逐层把系统划分为若干模块的过程，模块是可组合、分解和更换的单元。
• 编程领域中的模块化，就是遵守固定的规则，把一个大文件拆成独立并相互依赖的多个小模块
• 模块化可提高代码的复用性和可维护性，实现按需加载。

1.2 模块化规范

• 模块化规范是对代码进行模块化拆分和组合时，需要遵守的规则
  • 如使用何种语法格式引用模块和向外暴露成员

2. Node.js 中的模块化

2.1 Node.js 中模块的分类

• 内置模块：由 Node.js 官方提供的，例如 fs, path, http 等
• 自定义模块：用户创建的每个 .js 文件，都是自定义模块
• 第三方模块：由第三方开发出来的模块，使用前需下载

2.2 加载模块

• require() 方法，可以加载三类模块，只有加载自定义模块需要路径名(可以省略后缀名)
  • 使用 require() 加载模块时，会执行被加载模块中的代码

2.3 模块作用域

• 和函数作用域类似，在自定义模块中定义的变量、方法等成员，只能在当前模块内被访问，这种模块级别的访问限制，叫做模块作用域

• 可以防止全局变量污染

2.4 向外共享模块作用域中的成员

module 对象

• 每个 .js 自定义模块中都有一个 module 对象，它里面存储了和当前模块有关的信息

Module {
  id: '.',
  path: 'E:\\WorkSpace\\VSC\\nodejs',
  exports: {},
  filename: 'E:\\WorkSpace\\VSC\\nodejs\\a.js',
  loaded: false,
  children: [],
  paths: [
    'E:\\WorkSpace\\VSC\\nodejs\\node_modules',
    'E:\\WorkSpace\\VSC\\node_modules',
    'E:\\WorkSpace\\node_modules',
    'E:\\node_modules'
  ]
}

module.exports 对象

• 在自定义模块中，可以使用 module.exports 对象，将模块内的成员共享出去，供外界使用。
• 外界使用 require() 导入自定义模块时，得到的就是 module.exports 指向的对象。
• 使用 require() 导入模块时，导入的结果永远以 module.exports 指向的对象为准。

// 向 module.exports 对象上挂载属性和方法
module.exports.username = 'zs';
module.exports.sayHello = function() {
    console.log('Hello!');
};

exports 对象

• 默认情况下，exports 和 module.exports 指向同一个对象。最终共享的结果，以 module.exports 指向的对象为准。

2.5 Node.js 中的模块化规范

Node.js 遵循了 CommonJS 模块化规范，CommonJS 规定了模块的特性和各模块之间如何互相依赖

CommonJS 模块化规范

• 每个模块内部，module 变量代表当前模块
• module 变量是一个对象，module.exports 是对外的接口
• 加载某个模块即加载该模块的 module.exports 属性，require() 用于加载模块

3. npm 与包

3.1 包

• Node.js 中的第三方模块又叫做包，由第三方个人或团队开发出来，免费供所有人使用
• 包是基于内置模块封装出来的

3.2 npm

初次装包后多了哪些文件

• node_modules 文件夹
  • 用来存放所有已安装到项目中的包
• package-lock.json 配置文件
  • 记录 node_modules 目录下的每一个包的下载信息，例如包名、版本号、下载地址
• 不需要手动修改，npm 会自动维护

安装指定版本的包

• 默认安装最新版本的包，可以通过 包名@版本号 指定具体版本

包的语义化版本规范

分为三位数字，以”点分十进制”形式进行定义, eg. 2.24.0

• 第 1 位: 大版本
• 第 2 位: 功能版本
• 第 3 位: Bug修复版本

3.3 包管理配置文件

npm 规定，在项目根目录中，必须提供一个叫做 package.json 的包管理配置文件。用来记录与项目有关的一些配置信息，例如

• 项目的名称、版本号、描述等
• 项目中都用到了哪些包
• 哪些包只在开发期间会用到
• 哪些包在开发和部署时都需要用到

快速创建 package.json

npm init -y

安装包

使用 npm i(nstall) 可以一次性安装所有的依赖包

• 会先读取 package.json 中的 dependencies 节点

卸载包

npm uninstall

devDependencies 节点

如果某些包只在项目开发阶段用到，项目上线后不会用到，则建议把这些包记录到 devDependencies 节点

# 记录到 devDependencies 节点
npm i 包名 -D
# 上面是简写，等价于下方完整写法
npm install 包名 --save-dev

与之相对，如果某些包在开发和上线都需要用到，则建议把这些包记录到 dependencies 节点

3.4 npm 换源

# 查看当前下载源
npm config get registry
# 切换为淘宝源
npm config set registry=http://registry.npmmirror.com

4. 模块的加载机制

4.1 优先从缓存中加载

模块第一次加载后会被缓存，即多次调用 require() 不会导致模块的代码被执行多次，提高模块加载效率

4.2 内置模块的加载机制

内置模块加载优先级最高。

4.3 自定义模块的加载机制

加载自定义模块时，路径要以 ./ 或 ../ 开头，否则会作为内置模块或第三方模块加载。

导入自定义模块时，若省略文件扩展名，则 Node.js 会按顺序尝试加载文件：

• 按确切的文件名加载
• 补全 .js 扩展名加载
• 补全 .json 扩展名加载
• 补全 .node 扩展名加载
• 报错

4.4 第三方模块加载

• 若导入第三方模块，Node.js 会从当前模块的父目录开始，尝试从 /node_modules 文件夹中加载第三方模块。
• 如果没有找到对应的第三方模块，则移动到再上一层父目录中，进行加载，直到文件系统的根目录。

例如，假设在 C:\Users\bruce\project\foo.js 文件里调用了 require('tools')，则 Node.js 会按以下顺序查找：

• C:\Users\bruce\project\node_modules\tools
• C:\Users\bruce\node_modules\tools
• C:\Users\node_modules\tools
• C:\node_modules\tools

4.5 目录作为模块加载

当把目录作为模块标识符进行加载的时候，有三种加载方式：

• 在被加载的目录下查找 package.json 的文件，并寻找 main 属性，作为 require() 加载的入口
• 如果没有 package.json 文件，或者 main 入口不存在或无法解析，则 Node.js 将会试图加载目录下的 index.js 文件。
• 若失败则报错

Express

1. 初识 Express

官网传送门

基于 Node.js 平台，快速、开放、极简的 Web 开发框架

Express 是用于快速创建服务器的第三方模块

1.1 基本使用

安装 Express：

npm install express

创建服务器，监听客户端请求，并返回内容：

const express = require('express')
// 创建 web 服务器
const app = express()

// 监听客户端的 GET 和 POST 请求，并向客户端响应具体的内容
app.get('/user', (req, res) => {
  res.send({ name: 'zs', age: 20, gender: '男' })
})
app.post('/user', (req, res) => {
  res.send('请求成功')
})

app.get('/', (req, res) => {
  // 通过 req.query 可以获取到客户端发送过来的查询参数
  // ?name=zs&age=20
  // req.query.name   req.query.age
  console.log(req.query)
  res.send(req.query)
})

// 这里的 :id 是一个动态的参数
app.get('/user/:id/:username', (req, res) => {
  // req.params 是动态匹配到的 URL 参数，默认是一个空对象
  console.log(req.params)
  res.send(req.params)
})

app.listen(80, () => {
  console.log('express server running at http://127.0.0.1')
})

1.2 托管静态资源

• 通过 express.static() 方法可创建静态资源服务器，向外开放访问静态资源。
• Express 在指定的静态目录中查找文件，并对外提供资源的访问路径，存放静态文件的目录名不会出现在 URL 中
• 访问静态资源时，会根据目录的添加顺序查找文件
• 可为静态资源访问路径添加前缀

app.use(express.static('public'))
app.use(express.static('files'))
app.use('/bruce', express.static('bruce'))

/*
可直接访问 public, files 目录下的静态资源
http://localhost:3000/images/bg.jpg
http://localhost:3000/css/style.css
http://localhost:3000/js/login.js

通过带有 /bruce 前缀的地址访问 bruce 目录下的文件
http://localhost:8080/bruce/images/logo.png
*/

2. Express 路由

2.1 路由的概念

• Express 中，路由指的是客户端的请求与服务器处理函数之间的映射关系
• Express 中的路由分 3 部分组成，分别是请求的类型、请求的 URL 地址、处理函数

app.METHOD(PATH, HANDLER)

2.2 路由的使用

• 简单使用: 把路由直接挂载到 app 上，如上述代码所示

• 模块化路由: 为了方便对路由进行模块化的管理，Express不建议将路由直接挂载到 app 上，而是推荐将路由抽离为单独的模块。将路由抽离为单独模块的步骤如下：

  1. 创建路由模块对应的 .js 文件
  2. 调用 express.Router() 函数创建路由对象
  3. 向路由对象上挂载具体的路由
  4. 使用 module.exports 向外共享路由对象
  5. 使用 app.use() 函数注册路由模块

• 创建路由模块

  // router.js
  const express = require('express')
  // 创建路由对象
  const router = express.Router()
  
  // 挂载具体路由
  router.get('/user/list', (req, res) => {
    res.send('Get user list.')
  })
  router.post('/user/add', (req, res) => {
    res.send('Add new user.')
  })
  
  // 向外导出路由对象
  module.exports = router

• 注册路由模块，添加访问前缀

  const express = require('express')
  const router = require('./router')
  
  const app = express()
  
  // 注册路由模块，添加访问前缀(可选)
  app.use('/api', router)
  
  app.listen(80, () => {
    console.log('http://127.0.0.1')
  })

• app.use() 函数的作用，就是来注册全局中间件

3. Express 中间件

3.1 中间件的概念

• 中间件(Middleware)，特指业务流程的中间处理环节