深刻浅出Node.js学习笔记（二）

时间  2020-01-01
标签 深刻 node.js node 学习 笔记 栏目 Node.js 繁體版
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模块机制

Web1.0时代，JavaScript脚本语言的两个主要功能：前端

  1. 表单验证；
  2. 网页特效；

Web2.0时代，前端工程师利用JavaScript大大提高了网页的用户体验，经历了工具类库、组件库、前端框架、前端应用的变迁。node

JavaScript的先天缺陷：模块。express

高级语言的模块化机制：npm

  1. Java-类文件；
  2. Python-import机制；
  3. Ruby-require;
  4. PHP-include和require;

1.CommonJS规范

commonJS的愿景：但愿JavaScript可以在任何地方运行。json

1.1CommonJS的出发点

JavaScript规范的缺陷：后端

  1. 没有模块系统；
  2. 标准库较少；
  3. 没有标准接口；
  4. 缺少包管理系统；

CommonJS规范中，CommonJSAPI能够编写的应用：数组

  1. 服务端JavaScript应用程序；
  2. 命令行工具；
  3. 桌面图形界面应用程序；
  4. 混合应用；

1.2CommonJS的模块规范

  1. 模块引用浏览器

    采用require()方法；缓存

    var math = require('math');

  2. 模块定义安全

    require():用来引入外部模块；

    exports:导出模块的方法或变量，惟一导出的出口；

    module:表明模块自身；

    // math.js
exports.add = function (){
    var sum = 0,
    i = 0,
    args = arguments,
    l = args.lenght;
    while(i<l){
        sum += args[i++];
    }
    return sum;
}

//program.js
var math = require("math");
exports.increment = function (val){
    return math.add(val,1);
}
  3. 模块标识

    模块标识：

    就是传递给require()方法的参数，符合小驼峰命名的字符串，或者以.、..开头的相对路径或绝对路径，能够没有后缀.js。

2.Node的模块实现

Node中引入模块经历的三个步骤:

  1. 路径分析；
  2. 文件定位；
  3. 编译执行；

Node中，模块分为两种：

  1. 核心模块(Node提供的模块)；

    核心模块部分在Node源代码的编译过程当中，编译了二进制执行文件。在Node进程启动时，部分核心模块被直接加载进内存中，因此这部分核心模块引入时，文件定位和编译执行两个步骤能够省略掉，而且在路径分析中优先判断，它的加载速度是最快的。

  2. 文件模块(用户编写的模块)；

    文件模块在运行时动态加载，须要完整的路径分析、文件定位、编译执行过程，速度比核心模块慢。

2.1优先从缓存加载

与前端浏览器会缓存静态脚本文件以提升性能同样，Node对引入过的模块都会进行缓存，以减小二次引入的开销。不一样的是，浏览器仅缓存文件，而Node缓存的是编译和执行后的对象。

不管是核心模块仍是文件模块，require()方法对相同模块的二次加载都一概采用缓存优先的方式，这是第一优先级的。不一样之处在于核心模块的缓存检查先于文件模块的缓存检查。

2.2路径分析和文件定位

  1. 模块标识符分析

    模块标识符在Node中的分类：

    1. 核心模块，如http、fs、path等；
    2. .或..开始的相对路径文件模块；
    3. 以/开始的绝对文件模块；
    4. 非路径形式的文件模块，如自定义的connect模块；

核心模块

核心模块的优先级仅次于缓存加载，在Node的源代码编译过程当中，已经编译为二进制代码了，其加载过程最快。

路径形式的文件模块

在分析路径模块时，require()将路径转化为真实路径，以真实路径做为索引，将编译执行后的结果放在缓存中，以使二次加载更快，其加载速度慢于核心模块。

自定义模块

这类模块的查找最费时，也是全部方式最慢的一种。

模块路径：

Node在定位文件模块的具体文件时制定的查找策略，具体表现为一个路径组成的数组。

  1. 文件定位

    从缓存加载的优化策略使得二次引入时不须要路径分析、文件定位和编译执行的过程，大大提升了再次加载模块时的效率。

    文件定位过程当中，须要注意的细节,包括文件扩展名的分析、目录和包的处理。

    文件扩展名分析

    require()在分析标识符的过程当中，出现标识符中不包含文件扩展名的状况，Node会按.js、.json、.node的次序补足扩展名，依次尝试。

    在尝试的过程当中，须要调用fs模块同步阻塞式低判断文件是否存在。

    目录分析和包

    在分析标识的过程当中，require()经过分析文件扩展名以后，可能没有查找到对应的文件，但却获得一个目录，此时Node会将目录当作一个包来处理。

2.3模块编译

在Node中，每一个文件模块都是一个对象。

编译和执行时引入文件模块的最后一个阶段。定位到具体的文件后，Node会新建一个模块对象，而后根据路径载入并编译。对于不一样的文件扩展名，载入方法也有所不一样。

  • .js文件；经过fs模块同步读取文件后编译执行。
  • .node文件；这是用C/C++编写的扩展文件，经过dlopen()方法加载最后编译生成的文件。
  • .json文件；经过fs模块同步读取文件后，用JSON.parse()解析返回结果。
  • 其他扩展名文件；都被当作.js文件载入。

3.核心模块

核心模块分为两部分：

  1. C/C++编写的部分；
  2. JavaScript编写的部分；

3.1JavaScript核心模块的编译过程

JavaScript核心模块的编译过程：

  1. 转存为C/C++代码；

    在此过程当中，JavaScript代码已字符串的形式存储在Node的命名空间中，是不可直接执行的。在启动Node进程时，JavaScript代码直接加载进内存中。在加载的过程当中，JavaScript核心模块经历标识符分析后，直接定位到内存中，比普通的文件模块从磁盘中一处一处查找要快得多。

  2. 编译JavaScript核心模块；

    在引入JavaScript核心模块的过程当中，也经历了头尾包装的过程，而后才执行和导出exports对象。与文件模块区别的地方在于：获取源码的方式(核心模块从内存中加载)以及缓存执行结果的位置。

3.2C/C++核心模块的编译过程

C/C++模块主内完成核心，JavaScript主外实现封装的模式是Node可以提升性能的常见方式。

  1. 内建模块的组织形式；

    内建模块的优点：

    1. C/C++编写，性能优于脚本语言；
    2. 在进行文件编译时，被编译二进制文件。一旦Node开始执行，直接被加载进内存，无须再次作标识定位，文件定位，编译等过程，直接可执行。
  2. 内建模块的导出；

    在Node的全部模块类型中，存在一种依赖层级关系：

    文件模块可能依赖核心模块，核心模块可能依赖内建模块。

3.3核心模块的引入流程

核心模块的引入流程经历了C/C++层面的内建模块的定义，(JavaScript)核心模块的定义和引入以及(JavaScript)文件模块层面的引入。

3.4编写核心模块

核心模块被编译进二进制文件须要遵循必定规则。做为Node的使用者，几乎没有机会参与核心模块的开发。

4.C/C++扩展模块

JavaScript的一个典型的弱点就是位运算。

在JavaScript应用中，会频繁出现位运算的需求，包括转换、编码等过程，经过JavaScript实现，CPU资源会耗费不少。

4.1前提条件

  1. GYP项目生成工具；
  2. V8引擎C++库；
  3. libux库；
  4. Node内部库；
  5. 其余库；

4.2C/C++扩展模块的编写

普通的扩展模块与内建模块的区别在于无须将源代码编译进Node，而是经过dlopen()方式动态加载。

4.3C/C++扩展模块的编译

经过GYP工具实现。

4.4C/C++扩展模块的加载

require()方法经过解析标识符、路径分析、文件定位，而后加载执行便可。

C/C++扩展模块与JavaScript模块的区别在于加载以后不须要编译，子类执行以后就能够被外部调用了，其加载速度比JavaScript模块速度略快。

使用C/C++扩展模块的一个好处在于能够更加灵活和动态地加载它们，保持Node模块自身简单性的同时，给予Node五=无限的可能性。

5.模块调用栈

C/C++内建模块：属于最底层的模块，属于核心模块，主要经过API给JavaScript核心模块和第三方JavaScript文件模块的调用。

JavaScript核心模块的两个职责：

  1. 做为C/C++内建模块的封装层和桥接层，供文件模块调用；
  2. 纯粹的功能模块，不须要和底层打交道；

文件模块：一般由第三方编写，包括普通JavaScript模块的C/C++扩展模块，主要调用方向为普通JavaScript模块调用扩展模块。

模块调用栈

6.包与NPM

包和NPM是将模块联系起来的一种机制。

包组织模块示意图：

包组织模块示意图

CommonJS包的定义：

由包结构和包描述文件两个部分组成，前者用于组织包中的各类文件，后者用于描述包的相关信息，以供外部读取分析。

6.1包结构

包实际是一个存档文件，即一个目录直接打包为.zip和tar.gz格式的文件，安装后解压还原为目录。

包目录包含的文件：

  1. package.json:包描述文件；
  2. bin:用于存放可执行二进制文件的目录；
  3. lib:用于存放JavaScript代码的目录；
  4. doc:用于存放文档的目录；
  5. test:用于存放单元测试用例的代码；

6.2包描述文件和NPM

包描述文件用于表达非代码相关的信息，是个JSON格式的文件-package.json，位于包的根目录下，是包的重要组成部分。

6.3NPM经常使用功能

对于Node而言，NPM帮助完成了第三方模块的发布、安装和依赖等。借助Node与第三方模块之间造成了很好的一个生态系统。

  1. 查看帮助；

    查看当前NPM版本：

    $ npm -v

    查看帮助：

    $ npm

  2. 安装依赖包

    安装依赖包是NPM最多见的用法，执行语句：

    $ npm install express

    1.全局模式安装

    $ npm install express -g

    2.从本地安装

    本地安装只需为NPM指明package.json文件的所在的位置便可。它能够是一个包含package.json的存档文件，也能够是个URL地址，也能够是个目录有package.json的目录的位置。

    3.从非官方源安装

    从非官方安装，能够经过镜像源安装。

    $ npm config set underscore --registry=http://registry.url

    镜像源安装指定默认源：

    $ npm config set registry http://registry.url
  3. NPM钩子命令

    C/C++模块其实是编译后才能使用的。package.json中script字段的提出就是让包在安装或者卸载等过程当中提供钩子机制。

  4. 发布包

    1. 编写模块；

    2. 初始化包描述文件；

      $ npm init

    3. 注册包仓库帐号

      $ npm adduser

    4. 上传包

      $ npm publish .

    5. 安装包

      $ npm install hello_test_jackson --registy=http://npmjs.org

    6. 管理包权限

      多人进行发布

      $ npm owner ls eventproxy

  5. 分析包

    在使用NPM的过程当中，或许你不能确认当前目录下可否经过require()顺利引入想要的包，执行npm ls分析包。

    $ npm ls

6.4局域NPM

为了同时可以享受NPM上众多的包，同时对本身的包进行保密和限制，现有的解决方案就是企业搭建本身的NPM仓库。

企业混合使用官方仓库和局域仓库的示意图：

混合使用官方仓库和局域仓库的示意图

对于企业内部而言，私有的可重用模块能够打包到局域NPM仓库，这样能够保持更新的中心化，不至于让各个小项目各自维护相同功能的模块，杜绝经过复制粘贴实现代码共享的行为。

6.5NPM潜在问题

NPM的潜在问题：

  1. 每一个人均可以分享包平台上，鉴于开发人员水平不一，上面的包的质量也参差不齐；
  2. Node代码能够运行在服务器端，须要考虑安全问题；

对于包的使用者而言，包质量和安全问题须要做为是否采纳模块的一个判断条件。

如何评判一个包的安全和质量？

  1. 开源社区内在的健康发展机制-口碑效应；
  2. Github中，模块项目的观察者数量和分支数量；
  3. 包中测试用例和文档的情况；

Kwalitee模块的考察点：

  1. 具有良好的测试；
  2. 具有良好的文档(README、API)；
  3. 具有良好的测试覆盖率；
  4. 具有良好的编码规范；
  5. 更多条件；

7.先后端共用模块

7.1模块的侧重点

先后端JavaScript分别搁置在HTTP的两端，它们扮演的角色并不一样。

浏览器端的JavaScript：

须要经历从同一个服务器端分发到多个客户端执行，瓶颈在于带宽，须要网络加载代码；

浏览器端的JavaScript：

相同的代码须要屡次执行，瓶颈在于CPU和内存等资源，从磁盘中加载代码；

二者的加载的速度不在一个数量级别。

CommonJS为后端JavaScript制定的规范；

AMD为前端JavaScript制定的规范；

7.2AMD规范

AMD规范是CommonJS模块规范的一个延伸，定义以下;

define(id?,dependenceies?,factory)

模块的id和依赖是可选的，

与Node模块类似之处：

factory的内容就是实际代码的内容；

与Node模块不一样之处：

  1. AMD须要define定义一个模块,Node实现中是隐式包装的；
  2. 内容须要经过返回的方式实现导出；

7.3CMD规范

CMD规范由国内的玉伯提出，与AMD规范的主要区别在于定义模块和依赖引入的部分。

AMD须要在声明模块的时候指定全部的依赖，经过形参传递到模块内容；

define(['dep1','dep2'],function (dep1,dep2){
    return function (){};
})

7.4兼容多种模块规范

为了让同一个模块能够运行在先后端，须要考虑兼容前端也实现了模块规范的环境。为了保持先后端的一致性，类库开发者须要将类库代码包装在一个闭包内。

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