Node 基础笔记

Mar 30, 2023

巷寓

19 min read

模块

Node.js 在早期就采用了 CommonJS 规范实现了模块化，而 Web (浏览器) 中的 JS，在发展过程中诞生了 ECMAScript 标准，在 ES6(ES2015) 中才推出了 ECMAScript Modules 规范。

CommonJS

CJS 模块使用 require 和 module.exports 实现导入和导出。

文件后缀：.cjs | .js

导出

• module.exports【推荐】
• exports

exports 实际上是 module.exports 的一个引用，一旦将 exports 重新赋值，就会失效

// 导出一个名为 "hello" 的函数到 "exports" 对象中
// 函数中会将 "Hello World!" 的信息输出到控制台中
exports.hello = function () {
  console.log("Hello World!");
};

// 等价于
module.exports.hello = function () {
  console.log("Hello World!");
};
// 导致 exports 不再指向 module.exports
exports = {};

引入

• require

// 导入模块 "./exports" 并将其赋值给变量 context
const context = require("./exports");

// 导入模块 "./exports" 中的 hello, userInfo 和 byebye，并赋值给相应的变量
const { hello, userInfo, byebye: by } = require("./exports");

ES Modules

• export default
• export
• import

导出

• export default
• export

// 文件 export_default.js
// 导出默认对象
export default {
  // 定义 hello 方法，输出欢迎信息
  hello(name) {
    console.log(`Hello, ${name}!`);
  },
  // 定义 byebye 方法，输出道别信息
  byebye(name) {
    console.log(`byebye, ${name}!`);
  },
  // 定义 userInfo 对象，存储用户信息
  userInfo: {
    name: "forever", // 用户名
    age: 18, // 用户年龄
  },
};

// 从 './lib.js' 中导出 hello 和默认导出并重命名为 libData
export { hello, default as libData } from "./lib.js";

导入

• import

文件后缀：.mjs | .js

// 导入 export_all.js 中所有被导出的模块成员，并作为 allValues 对象的属性
import * as allValues from "./export_all.js";

// usage.js
import { hello, byebye, libData, utilData } from "./index.js";

区别

CJS 与 ESM 之间的一些区别，包括 加载时机、导出内容、文件命名 上的区别：

• 加载时机：CJS 支持动态加载模块 (require 语句可以出现在任意位置)，ESM 会在所有模块都加载完毕后才执行代码 (通常会将 import 导入语句放在模块的顶部)；
• 导出内容：ESM 导入的是值的引用，而 CJS 导入的是值的拷贝；
• 文件命名：一般都以 .js 结尾，通过 package.json 中 "type":"module" 区分模块加载类型，也可以通过文件命名来区分 .cjs 表明是 CJS 规范的模块，.mjs 表明是 ESM 规范的模块。

reqire 查找文件顺序

• 缓存的模块优先级最高
• 如果是内置模块，则直接返回，优先级仅次缓存的模块
• 如果是绝对路径 / 开头，则从根目录找
• 如果是相对路径 ./开头，则从当前 require 文件相对位置找
• 如果文件没有携带后缀，先从 js、json、node 按顺序查找
• 如果是目录，则根据 package.json 的 main 属性值决定目录下入口文件，默认情况为 index.js
• 如果文件为第三方模块，则会引入 node_modules 文件，如果不在当前仓库文件中，则自动从上级递归查找，直到根目录

如何处理循环依赖

当循环调用 require() 时，一个模块可能在未完成执行时被返回。

例如以下情况:

// a.js
console.log('a 开始');
exports.done = false;
const b = require('./b.js');
console.log('在 a 中，b.done = %j', b.done);
exports.done = true;
console.log('a 结束');

// b.js
console.log('b 开始');
exports.done = false;
const a = require('./a.js');
console.log('在 b 中，a.done = %j', a.done);
exports.done = true;
console.log('b 结束');

// mian.js
console.log('main 开始');
const a = require('./a.js');
const b = require('./b.js');
console.log('在 main 中，a.done=%j，b.done=%j', a.done, b.done);

当 main.js 加载 a.js 时， a.js 又加载 b.js。 此时， b.js 会尝试去加载 a.js。 为了防止无限的循环，会返回一个 a.js 的 exports 对象的 未完成的副本 给 b.js 模块。 然后 b.js 完成加载，并将 exports 对象提供给 a.js 模块。

当 main.js 加载这两个模块时，它们都已经完成加载。 因此，该程序的输出会是：

$ node main.js
     main 开始
     a 开始
     b 开始
     在 b 中，a.done = false
     b 结束
     在 a 中，b.done = true
     a 结束
     在 main 中，a.done=true，b.done=true

常用内置模块

模块名称	说明
global	全局对象，挂载了一些常用方法和属性
path	提供与文件路径相关的实用工具方法
fs	文件系统模块，用于操作文件和目录
util	提供一些实用工具函数
http	用于创建 HTTP 服务器，也可用于向已有服务发起请求并获取响应
child_process	用于创建操作子进程
其它常用的工具模块	url，Timers，Readline，crypto

全局对象和变量

特殊变量

• __filename ： 当前正在执行的脚本文件的绝对路径
• __dirname ：当前执行脚本所在目录的绝对路径

这 2 个变量，只在 CJS 模块下存在，如果是 ESM 将会出现以下的报错信息。

ReferenceError: __dirname is not defined in ES module scope

在 ESM 中可以使用createRequire(import.meta.url):

import { fileURLToPath } from 'url'
import { dirname } from 'path'
import { createRequire } from 'module'

console.log('__filename', __filename)
console.log('__dirname', __dirname)

const require = createRequire(import.meta.url)
console.log('name', require('./package.json').name)

常用 global 属性

process 属性

process 对象提供了与当前 Node.js 进程相关的信息和控制方法，

• process.argv 获取启动 Node 进程时传递的命令行参数。
• process.cwd() 获取当前工作目录的绝对路径
• process.env 获取当前执行环境的环境变量
• process.version 获取当前 Node 版本
• process.exit([statusCode]) : 终止 Node.js 进程，指定code 参数作为退出状态码
• process.pid：返回进程的 PID (进程 ID)；
• process.platform：返回运行 Node.js 的操作系统平台；
• process.arch：获取 CPU 架构信息
• process.stdin：用于从标准输入流 (stdin) 读取数据
• process.stdout：标准输出流，常用 process.stdout.write 进行数据写入。

Buffer

Buffer 用于处理二进制数据。类似于数组，并提供了一些方便的方法来操作二进制数据

创建 Buffer 对象

const buf = Buffer.alloc(10); // 创建一个大小为 10 的 Buffer 对象，默认会用 0 填充
const buf2 = Buffer.from("Hello, world!"); // 创建一个包含字符串 'Hello, world!' 的 Buffer 对象
const buf3 = Buffer.from([0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f]); // 内容为hello构成的16进制数组 Buffer 对象

转换内容格式

const buf = Buffer.from("Hello, world!");
// 转为字符串输出
console.log(buf.toString()); // 输出 'Hello, world!'

// 转为16进制字符串输出
console.log(buf.toString("hex")); // 输出 '48656c6c6f2c20776f726c6421'（对应的是 'Hello, world!' 的 ASCII 码）

// 转为数组输出
console.log(Array.from(buf)); // 输出 [
//    72, 101, 108, 108, 111,
//    44,  32, 119, 111, 114,
//   108, 100,  33
// ]

// 转为base64格式输出
console.log(buf.toString("base64")); // 输出 'SGVsbG8sIHdvcmxkIQ=='

写入内容

write

// 创建一个长度为 10 的 Buffer 实例并将它填充为 0
const buf = Buffer.alloc(10);

// 将字符串 'Hello' 写入 Buffer 实例的前 5 个字节
buf.write("Hello");

// 将字符串 'world' 写入 Buffer 实例的第 6 个字节开始的位置，由于 'world' 的长度为 5，所以不会覆盖掉之前写入的 'Hello'
buf.write("world", 5);

// 将 Buffer 实例转换为字符串并输出 'Hello world'
console.log(buf.toString());

合并多个 Buffer 对象

Buffer.concat

const buf1 = Buffer.from("Hello");
const buf2 = Buffer.from("World");
const buf3 = Buffer.concat([buf1, buf2]);
console.log(buf3.toString()); // 输出 'HelloWorld'

截取 Buffer 对象

Buffer.slice

const buf = Buffer.from("Hello, world!");
const buf2 = buf.slice(0, 5);
console.log(buf2.toString()); // 输出 'Hello'

path 路径处理

• 拼接路径：join，resolve；

• 解析路径：parse，dirname，basename，extname；

• 规范化路径：normalize；

• 获取分隔符：sep。

  区别

• path.join -- 拼接相对路径

• path.resolve -- 拼接绝对路径

• path.dirname -- 返回路径目录名

• path.basename -- 返回路径中的文件名，并可选地去除给定的文件扩展名

• path.extname -- 获取文件拓展名

• path.normalize -- 规范化路径，将路径中的不规范部分调整为标准格式(处理//或者./和../情况)

• path.parse -- 解析文件路径，将其拆分为一个对象

console.log(path.normalize("a//b//c/d/e/..")); // 规范化： a/b/c/d/e

FS 文件系统模块

fs 文件系统模块，用于操作文件和目录.

• 同步 (Sync)：例如 fs.readFileSync，会阻塞主线程；
• 异步 (Async/Callback)：fs.promises.readFile，fs.readFile，不会阻塞主线程。

文件操作

文件读取

fs.readFileSync 基础用法如下：

• 参数 1：设置要读取的文件路径 (相对或者绝对)；
• 参数 2：设置读取的编码格式。

const buf = fs.readFileSync("./test.txt");

// 打印Buffer大小
console.log(buf.length);
// 修改前2个字符
buf.write("gg");

// 输出修改后的内容
console.log(buf.toString());

文件写入

基础用法如下 fs.writeFileSync：

• 参数 1：输出文件路径；

• 参数 2：输出内容；

• 参数 3 (可选)：编码格式。

写入二进制文件 (读取一个图片，然后输出到一个新的位置)。

// 读取一个图片
const imgBuf = fs.readFileSync("./logo.png");
console.log("isBuffer", Buffer.isBuffer(imgBuf), "bufferSize", imgBuf.length);

// 写入到新文件
fs.writeFileSync("newLogo.png", imgBuf, "binary");

获取文件信息

通过 fs.statSync 获取文件或者目录的基本信息。通过 isFile() 和 isDirectory() 判断是否文件/目录

const fileInfo = fs.statSync("./test.txt");
// 判断是文件还是目录
console.log(fileInfo.isFile(), fileInfo.isDirectory());

const dirInfo = fs.statSync("./test-dir");
// 判断是文件还是目录
console.log(dirInfo.isFile(), dirInfo.isDirectory());

try {
  // 查询一个不存在的文件/目录信息（会抛出异常，需要自行捕获）
  fs.statSync("not_exist.txt");
} catch (e) {
  console.log("文件不存在");
}

移动/重命名文件

fs.renameSync 方法用于文件移动，当然也可以是重命名文件

fs.renameSync("test.txt", "test2.txt"); // 重命名

fs.renameSync("test2.txt", "test-dir/test2.txt"); // 移动

删除文件

fs.unlinkSync 和 fs.rmSync 都可用于单文件删除.

fs.unlinkSync("test-dir/test2.txt");
// fs.rmSync('test-dir/test2.txt')

fs.rmSync支持删除目录, 递归删除子文件/目录等

// 删除 test-dir 目录（包含其子文件）
fs.rmSync("test-dir", { recursive: true });

目录操作

读取目录所有文件

通过 fs.readdirSync 获取目录下的文件信息。

默认情况下只会返回名称，指定第二个参数 withFileTypes:true 使返回结果包含类型。

const files2 = fs.readdirSync("test-dir", { withFileTypes: true });
console.log(
  files2.map((f) => ({ name: f.name, isDirectory: f.isDirectory() }))
);

创建目录

使用 fs.mkdirSync 创建目录，可通过设置 recursive:true 来递归创建多级目录

fs.mkdirSync("test-dir/a/b/c/d", { recursive: true });

删除目录

可以使用 fs.rmdirSync 删除目标目录，recursive: true 表明删除包含其子目录。

监听目录变更

利用 fs.watch 即可实现

import fs from "fs";
// 监听当前目录下所有的文件和子目录中的文件
fs.watch("./", { recursive: true }, (eventType, filename) => {
  console.log(`File '${filename}' has changed: ${eventType}`);
});

获取指定目录下所有文件路径

import fs from 'fs'
import path from 'path'

function getAllFiles(dirPath, arrayOfFiles) {
  const files = fs.readdirSync(dirPath, { withFileTypes: true })

  arrayOfFiles = arrayOfFiles || []

  files.forEach((file) => {
    if (file.isDirectory()) {
      arrayOfFiles = getAllFiles(path.resolve(dirPath, file.name), arrayOfFiles)
    } else {
      arrayOfFiles.push(path.resolve(dirPath, file.name))
    }
  })

  return arrayOfFiles
}

// 获取当前目录下所有文件
console.log(getAllFiles('./')

util 工具模块

对象转字符串

util.inspect(object, [options])，depth 用于控制展开的层级

或者使用库 javascript-stringify

console.log(util.inspect(testObj, { depth: Math.Infinity }));

格式化字符串

util.format支持占位符 (%s、%d、%j 等) 来表示不同类型的变量，支持传入多个参数

import util from "util";

console.log(util.format("%s:%s", "foo", "bar")); // 'foo:bar'
console.log(util.format("%d + %d = %d", 1, 2, 3)); // '1 + 2 = 3'

console.log(
  util.format("My name is %j", { firstName: "John", lastName: "Doe" })
);
// 'My name is {"firstName":"John","lastName":"Doe"}'

promise 转回调

util.callbackify 可以将一个返回 promise 的函数转为回调形式的函数。

回调转 promise

util.promisify(original) 用于将常规带有回调函数的方法转为返回 Promise 对象的方法。

// 引入 Node.js 内置模块 util 和 fs
import util from "util";
import fs from "fs";
// 将 fs.readFile 方法转换为返回 Promise 的函数
const fsRead = util.promisify(fs.readFile);
// 使用 Promise 的方式读取文件内容并输出
fsRead("./package.json").then((data) => {
  console.log(data.toString());
});

HTTP 模块

• request：url (请求路径)、method (请求方法)、headers (请求头部)、body (请求体)、query (url 携带查询参数)；
• response：statusCode (响应状态码)、setHeader (设置响应头)、write/end (设置响应内容)。

发起请求

发起 get 请求

http.get 或者 https.get

// 由于请求的目标资源是 https 协议，所以这里使用 https 模块
https.get(
  "https://api.juejin.cn/content_api/v1/content/article_rank?category_id=1&type=hot&count=3&from=1&aid=2608&uuid=7145810834685003271&spider=0",
  (res) => {
    // 响应内容拼接
    let content = "";
    res.on("data", (chunk) => {
      content += chunk;
    });

    // 读完对外暴露内容和状态码
    res.on("end", () => {
      console.log(content);
    });

    res.on("error", (err) => {
      console.log(err);
    });
  }
);

发起任意请求

http.request

import https from "https";

const url = new URL(
  "https://api.juejin.cn/content_api/v1/content/article_rank?category_id=1&type=hot&count=3&from=1&aid=2608&uuid=7145810834685003271&spider=0"
);
console.log(url);
const req = https.request(
  {
    // 设置请求方法
    method: "GET",
    // http 80 https 443
    port: 443,
    hostname: url.hostname,
    path: url.pathname + url.search,
  },
  (res) => {
    let content = "";
    res.on("data", (chunk) => {
      content += chunk;
    });
    res.on("end", () => {
      console.log("statusCode", res.statusCode);
      console.log(content);
    });
  }
);
// 发送请求
req.end();

创建 HTTP Service

利用 http.createServer 即可创建一个简单的 Web 服务。

import http from "http";

const server = http.createServer((req, res) => {
  res.statusCode = 200;
  res.setHeader("Content-Type", "text/html");
  res.end("<h1>Hello, World!</h1>");
});
server.listen(4275, () => {
  console.log("Server running at http://127.0.0.1:4275/");
});

请求

req.url -- 请求路径

req.method -- 请求方法

req.headers -- headers 参数

req.query -- 获取 query 参数，以直接使用 URL 模块的 searchParams 直接提取。

const { url, method } = req;
const query = Object.fromEntries(new URL(url, "http://localhost").searchParams);

res.body

POST 请求通常会通过 body 传递数据。

fetch("http://127.0.0.1:4275?hello=world", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Content-Type": "application/json",
  },
  body: JSON.stringify({
    name: "xm",
    age: 18,
  }),
});

通过监听 data 和 end 事件获取

let body = [];
req
  .on("data", (chunk) => {
    body.push(chunk);
  })
  .on("end", () => {
    body = Buffer.concat(body).toString();
    body = JSON.parse(body);
    console.log("body", body);
  });

响应

通过 res.statusCode 设置响应的状态码。

通过 res.setHeader 设置要向客户端返回额头信息。

res.statusCode = 404;

res.setHeader("Content-Type", "text/html");

可以通过 res.write 和 res.end 设置，终止并返回内容。

child_process 子进程

• spawn 启动一个子进程来执行指定的命令，并且可以通过流式数据通信与子进程进行交互；
• exec 启动一个 shell，并在 shell 中执行指定命令，执行完毕后插入 stdout/stderr 中，适用于一些命令行工具；
• execFile 与 exec 类似，但是可以直接执行某个文件，而无需通过 shell 执行；
• fork 专门用于在 Node.js 中衍生新的进程来执行 JavaScript 文件，并且建立一个与子进程的 IPC 通信管道。

spawn 方法

支持 同步(spawnSync) 和 异步(spawn) 2 种调用方式。

比如我们经常用 pwd 获取当前目录的路径，ls 获取当前目录下的文件，下面是通过 spawnSync 调用示例。

import ChildProcess from "child_process";

const { spawn, spawnSync } = ChildProcess;

const pwd = spawnSync("pwd");
console.log(pwd.stdout.toString());
const ls = spawnSync("ls", ["-lh"]);
console.log(ls.stdout.toString());

exec 方法

import { exec, execSync } from "child_process";

const pwd = execSync("pwd");
console.log(pwd.toString());
const ls = execSync("ls -lh");
console.log(ls.toString());

const file = "./../fs/index.mjs";
const execProcess = exec(`git log -1 --pretty="%ci" ${file}`);
execProcess.stdout.on("data", (data) => {
  console.log(`stdout: ${data}`);
  console.log(new Date(data));
});

execFile 方法

执行某个可执行文件，支持同步和异步两种方式，

fork 方法

import { fork } from "child_process";

const child = fork("child.mjs"); // 使用 fork() 方法创建子进程

child.on("message", (msg) => {
  // 监听来自子进程的消息
  console.log(`Message from child: ${msg}`);
});

child.send("Hello from parent!"); // 向子进程发送消息