Node.js — это среда, которая позволяет запускать код на языке JavaScript на сервере или компьютере.
Преимущества:
- Скорость — до 2 раз быстрее C или Java
- JavaScript — позволяет писать бэкенд и серверные приложения на знакомом языке
- Асинхронность — достигается аналогично браузеру, через колбэки и события
- Множество библиотек — официальный реестр NPM содержит более 500 тысяч пакетов + прочие источники
Node — сама среда выполнения JavaScript-кода
V8 — движок обработки кода внутри Node. Аналогичный используется в Chrome и Electron (но не в других браузерах). Он написан на C++ и имеет открытый исходный код.
[!INFO] Несмотря на то, что JS изначально был интерпретируемым языком, с 2009 года движки стали его компилировать для лучшей скорости выполнения. V8 использует механизм компиляции Just-In-Time (JIT)
ECMAScript (ES) — это стандарт языка JavaScript. Он имеет различные версии, в которых вводятся новый синтаксис и прочие инструменты
NPM — менеджер пакетов и библиотек для Node
NVM — менеджер версий, который позволяет запускать различные версии Node (полезно для тестирования)
Главное отличие — в Node нет привычных нам браузерных API: DOM, window, document и прочих Web Platform API. Зато есть свои API, как из внешних модулей, так и из стандартной бибилиотеки (например, дающие доступ к файловой системе).
Другое отличие — контроль над тем, в какой среде будет запускаться ваш код, какие версии Node и библиотек использовать и т.п. Это означает, что мы можем писать на любой версии ES без использования инструментов типа Babel.
Наконец, Node использует систему модулей CommonJS, а браузеры — ES модули. Практически это означает, что в Node мы используем require() вместо import.
Интерактивный режим Node называется REPL. Он доступен по команде node в терминале. Имеет функцию автодополнения через tab
Глобальные переменные доступны в объекте global
Результат последней операции доступен в переменной _
Также есть специальные команды, которые начинаются с точки:
.help— показывает справку.editor— позволяет использовать Enter для переноса строки, запуск по Ctrl-D.break— сброс многострочной команды.clear— удаляет контекст.load— загружает файл по пути, относительно текущей директории.save<имя> — сохраняет сессию в файл с именем.exit— выход из интерпретатора
Это стандартный модуль, который не требует импортирования и позволяет выполнять основные операции с приложением:
// Доступ к переменным окружения
process.env.NODE_ENV
// Доступ к аргументам вызова из командной строки
process.argv // приходят в виде массива со строками, что может требовать парсинга
// Завершение приложения
process.exit() // Экстренное завершение
process.exitCode = 1 // Установка статуса для завершения
process.on('SIGTERM', () => { ... }) // Корректное завершение
process.kill(process.pid, 'SIGTERM') // Корректное завершение другого приложения[!INFO] SIGRTERM и SIGKILL являются сигналами низкоуровневой системы POSIX
Очень похож на console в браузере, но объекты выводятся как строки. В остальном отличий не замечено.
Логирование позволяет указывать тип переменной для интерпретации:
%sкак строку%dили%iкак целое число%fкак дробное число%Oкак объект
// Логирование с интерпретацией
console.log('My %s has %d years', 'cat', 2)
// My cat has 2 years
console.log('My %d has %f years', 'cat', 2.5)
// My NaN has 2.5 years
// Подсчёт одинаковых элементов
['orange', 'orange', 99].forEach(console.count)
// orange: 1;
// orange: 2;
// 99: 1;
console.count('orange')
// orange: 3
})
// Замер времени
console.time('timerName')
doSomething()
console.timeEnd('timerName')Стандартный модуль, который позволяет получать данные ввода из потока данных. Например, вот как он работает с потоком process.stdin чтобы получить пользовательский ввод с клавиатуры:
const readline = require('readline')
.createInterface({
input: process.stdin,
output: process.stdout
})
readline.question('Who are you?', (answer) => {
console.log(`Hi ${answer}!`)
readline.close()
})Существуют альтеративные пакеты для обработки ввода, которые позволяют скрывать пароль, делать чекбоксы и много другое. Например, Inquirer.js.
Этот модуль позволяет принимать и обрабатывать веб-запросы и таким образом создавать HTTP-сервер.
const http = require('http')
const port = 3000
const server = http.createServer()
server.on('request', requestHandler)
server.on('listening', listeningHandler)
server.listen(port)
function requestHandler(req, res) {
res.statusCode = 200
res.setHeader('Content-Type', 'application/json')
res.end(JSON.stringify({data: 'Hello World!'}))
}
function listeningHandler() {
console.log(`Server running at port ${port}/`)
}http.createServer() возвращает объект класса http.Server
У http.Server есть события, к которым мы привязывает колбэки: requestHandler и listeningHandler к событиям 'request' и 'listening' соответственно.
req и res в колбэке — это два объекта, передаваемые в аргументы на каждый запрос: http.IncomingMessage и http.ServerResponse . Мы используем их для обработки тела запроса и задания параметров ответу. Когда мы используем res.end(), его аргумент устанавливает тело ответа и ответ отправляется. Этот метод обязательно должен быть установлен для ответа.
Кстати, передать колбэки можно иначе: аргументами в http.createServer() и server.listen():
const server = http.createServer(generalHandler)
server.listen(port, listeningHandler)Модуль http способен и сам выполнять запросы:
const options = {
method: 'GET',
hostname: 'example.com',
port: 443,
path: '/about'
}
const req = http.request(options, (res) => {
console.log(`statusCode: ${res.statusCode}`)
res.on('data', (d) = > {process.stdout.write(d)})
})
req.on('error', console.error)
req.end()POST-запрос выглядит чуть сложнее:
const payload = JSON.stringify({todo: 'Buy milk'})
const options = {
method: 'POST',
hostname: 'example.com',
port: 443,
path: '/todos',
headers: {
'Content-Type': 'application/json',
'Content-Length': data.length
}
}
...
req.write(data)
req.end()Методы PUT и DELETE выполняются аналогично POST, достаточно изменить метод в объекте options.
[!WARNING] Выполнять запросы таким образом не очень удобно, поэтому обычно используют стороннюю библиотеку Axios. Если всё же необходимо использовать стандартные модули, импортируй
httpsвместоhttpдля безопасности
По умолчанию объекты и переменные приватны, но их можно сделать доступными для импорта в другие файлы двумя способами:
const data = { meaning: 42 }
// 1 — для экспорта объекта
module.exports = data
const data = require('./data')
// 2 — для экспорта свойств
exports.data = data
const items = require('./items').datanpx — это сокращение от "npm exec", то есть выполнение кода через npm. Ей можно передать любые команды и скрипты, которые нужно выполнить — это позволяет найти ей множество применений.
Например, запуск CLI-утилит:
> npx vue create my-vue-app
> npx create-react-app my-react-app[!QUESTION] Flavio Copes пишет, что эта команда может выполнять команды пакетов, даже не устанавливая их. Однако, у меня не получилось этого добиться на node 16-18
Также можно использовать npx для переключения между версиями Node (вместо nvm):
> npx node@16Другая особенность npx — она позволяет запускать код не только из пакетов, а даже из удалённых источников, например:
> npx https://gist.github.com/zkat/4bc19503fe9e9309e2bfaa2c58074d32JavaScript по умолчанию синхронный и однопоточный. Что это значит?
Количество потоков условно означает количество задействованных процессоров. То есть устройства с одним процессором (ядром?) — однопоточные.
Асинхронность означает, что события могут происходить независимо друг от друга.
В современных компьютерах у каждой программы есть свой независимый поток выполнения, а компьютер быстро переключается между ними. Таким образом, они однопоточные, но асинхронные.
Научившись управлять потоками выполнения в коде JavaScript, мы делаем его асинхронным.
ЭЛ — это механизм работы выполнения команда в JS. Он происходит из однопоточности языка — все операции выполняются друг за другом.
Однако, мы можем управлять очередью задач, идущих на выполнение в ЭЛ. В этой части описано, как это сделать.
[!IMPORTANT] В отличие от Node.js, браузеры обычно имеют несколько ЭЛ — для каждой вкладки и каждого сервис-воркера
Любой код во время выполнения блокирует ЭЛ, что может "повесить" даже пользовательский интерфейс, включая скролл и клики. Чтобы решить эту проблему, JavaScript полагается на коллбэки, промисы и async/await.
Стек вызовов — это место, откуда ЭЛ берёт задачи (вызывает их). Он действует по принципу "Last In, First Out", то есть как стакан: задачи берутся в работу, начиная с последних, попавших в очередь.
Один вызов = один цикл ЭЛ = один тик
Например, для кода
const foo = () => {
bar()
baz()
}очередь вызовов будет примерно следующая:
То есть сначала в стек попадает foo(), потом вложенная функция bar(), которая выполняется, после неё выполняется baz(). Когда все вложенные команды выполнены, из очереди уже выходит foo() как выполненная.
Задачи попадают в стек из очередей и занима. Они отличаются срочностью. Приоритет выполнения будет следующий:
- Обычные синхронные операции, каждая из которых выполняется в свой тик
process.nextTick()— принимает колбек, выполняемый в конце текущего тика, то есть до того, как ЭЛ возьмёт следующую задачу из стека- Message Queue — это очередь, в которую попадают колбэки таймеров, событий браузера (как кликов пользователя, так и события типа
onLoad), а такжеfetch - Job Queue — очередь промисов, представленная в ES6. Имеет приоритет выше Message Queue
[!INTERESTING] Так как нулевой таймер
setTimeout(()=>{}, 0)стал популярным приёмом для отправки колбека в Message Queue, в Node и некоторых браузерах есть аналогsetImmediate(()=>{}). Они очень похожи, но порядок их выполнения между друг другом определяется множеством факторов и практически непредсказуем
Колбэк — это фунция, которая передаётся другой функции чтобы быть выполненной после остальной работы
Традиционно, колбэки были основным инструментом управления стэком вызовов в JavaScript. Их использовали в атрибутах html-элементов для вызова по событиям. Например:
const heading = document.createElement('h1');
heading.onclick = () => {
alert('Clicked on heading')
};Позже появился более привычные нам в колбэках событий браузера:
document
.getElementById('button')
.addEventListenet('click', () => {
//do something
})Колбэки также используются в таймерах
Синтаксис таймера позволяет передать колбэку аргументы:
setTimeout(myFunction, 2000, firstArg, secondArg);
setInterval(myFunction, 50, firstArg);Функции setTimeout и setInterval возвращают id таймера, которые можно передать в качестве аргумента clearTimeout и clearInterval, чтобы уничтожить таймер. В том числе это можно использовать внутри таймеров:
const intervalId = setInterval(() => {
if (App.resultStatus == 'arrived') {
clearInterval(intervalId)
return
}
})Значение времени в setInterval определяет промежуток времени от старта до старта колбэка:
Чтобы выставить время от окончания до старта выполнения колбэка, следует использовать рекурсивно setTimeout:
const callback = (timerValue) => {
// do something
setTimeout(callback, timerValue)
}
setTimeout(callback, 1000, 1000)Промис — это прокси (представитель) значения, которое станет доступно позже
У промиса есть несколько состояний:
- Pending — промис вызван функцией, продолжающей выполнение, пока промис работает над получением значения
- Resolved — значение получено
- Rejected — получить значение не удалось
Промисы используются под капотом Fetch, async/await и других интерфейсов, но мы можем создавать их самостоятельно через конструктор:
let done = true
const isItDone = new Promise((resolve, reject) => {
if (done) {
resolve('Success!')
} else {
reject ('Still working')
}
})Колбэки resolve и reject принимают строки или объекты для коммуникации с вызывающей функцией.
Однако, чтобы использовать значение из промиса, его нужно обработать в колбэке:
const checkDone = () => {
isItDone
.then((res) => {
console.log(res)
})
.catch((err) => {
console.err(err)
})
}Колбэки then и catch нужны для того, чтобы получить значение промиса, когда то будет готово.
Промисы могут возвращать другие промисы, создавая цепочку промисов, как бывает у fetch():
// 1. Делаем запрос
fetch('/todos.json')
// 2. Обрабатываем статус промиса
.then((response) => {
if (response.status === 200) {
return Promise.resolve(response)
}
return Promise.reject(new Error(response.statusText))
})
// 3. Преобразуем в нужный формат
.then((response) => response.json())
// 4. Работаем со значением
.then((data) => console.log('data is here:', data))
// 5. Обрабатываем возможные ошибки
.catch((err) => console.error('Request failed:', err))Async/await — это обновлённый механизм работы с асинхронными функциями, построенный на промисах и генераторах.
Как использовать?
- Добавляем при определении функции слово async — теперь функция вернёт промис:
const func1 = async () => {
return 'test'
}
func1.then(console.log) // 'test'- Теперь добавляем await перед теми вызовами функций, которые возвращают промисы, чтобы остановить ход выполнения до тех пор, пока промис не вернёт значение или ошибку:
const checkStatus = async () => {
console.log(await funk1())
}Сравнение промисов с колбеками и синтаксисом async/await:
| Promise+callbacks | Async/await |
|---|---|
const getFirstUserData = () => {return fetch('./users.json').then(response => response.json).then(users => users[0]).then(user => fetch('/users/'+user.name).then(userResponse => userResponse.json())} |
const getFirstUserData = async () => {const response = await fetch('/users.json');const users = await response.json();const user = users[0];const userResp = await fetch('/user/'+user.name);const userData = await user.json();resurt userData} |
События знакомы всем, кто имел с ними опыт, используя JavaScript в браузере. Node имеет стандартный модуль events, который позволяет использовать ту же технику, создавая, запуская и реагируя на любые события.
events — это класс, который нужно импортировать и создать экземпляр для работы с ним
// Пример из документации:
import { EventEmitter } from 'node:events';
class MyEmitter extends EventEmitter {}
const myEmitter = new MyEmitter();
// Пример Flavio Copes
const eventEmitter = require('events').EventEmitter()Основные методы события:
- emit — запускает событие
- on — устанавливает колбэк события
emit поддерживает произвольное количество аргументов, но первый должен быть названием события. Остальные аргументы становятся аргументами функции-колбека:
eventEmitter.on('created', (start, end) => {
console.log(`started from ${start} to ${end}`)
})
eventEmitter.emit('created');События по умолчанию синхронные (выполняются в порядке регистрации), но с помощью setImmediate(), process.nextTick() и других приёмов могут стать асинхронными.
Полный events API в документации: https://nodejs.org/api/events.html
Node.js может работать с различными базами данных. Рассмотрим несколько из них:
MySQL — одна из самых популярных и простых в использовании реляционных БД для веб-разработки.
В примерах ниже будем использовать популярный npm-пакет mysql:
npm install mysqlДалее с помощью mysql.createConnection(option) создаётся объект, через методы которого выполняется управление подключением: .connect(), .query(), .end().
const mysql = require('mysql')
const options = {
user: 'foo',
password: 'bar'
}
const connection = mysql.createConnection(options)
connection.connect(err => {
if (err) console.error(err)
})
connection.query(
'SELECT * FROM `todos` where `id` = ?',
givenId,
(err, result, fields) => {
if (err) console.error(err)
handleTodos(result);
})HTTP NPM package Axios WebSocket
Официальный сайт — https://nodejs.org/en/download/ Книга Flavio Copes "The Node.js Handbook" — https://flaviocopes.com/access/