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Node.js学习

nodejs核心api

核心api：

Buffer

JavaScript 语言没有用于读取或操作二进制数据流的机制。 Buffer 类是作为 Node.js API 的一部分引入的，用于在 TCP 流、文件系统操作、以及其他上下文中与八位字节流进行交互。（js无法给数组固定长度进行操作，nodejs中引入Buffer这个api方便操作数组）

dgram

dgram 模块提供了 UDP 数据包 socket 的实现。

Events事件触发器

Node.js 核心 API 构建于惯用的异步事件驱动架构，其中某些类型的对象（又称触发器，Emitter）会触发命名事件来调用函数（又称监听器，Listener）。

例如，net.Server 会在每次有新连接时触发事件，fs.ReadStream 会在打开文件时触发事件，stream会在数据可读时触发事件。

所有能触发事件的对象都是 EventEmitter 类的实例。这些对象有一个 eventEmitter.on() 函数，用于将一个或多个函数绑定到命名事件上。事件的命名通常是驼峰式的字符串，但也可以使用任何有效的 JavaScript 属性键。。

当 EventEmitter 对象触发一个事件时，所有绑定在该事件上的函数都会被同步地调用。被调用的监听器返回的任何值都将会被忽略并丢弃。

例子，一个简单的 EventEmitter 实例，绑定了一个监听器。 eventEmitter.on() 用于注册监听器， eventEmitter.emit() 用于触发事件。

const EventEmitter = require('events');

class MyEmitter extends EventEmitter {}

const myEmitter = new MyEmitter();

myEmitter.on('event', () => {

 console.log('触发事件');

});

myEmitter.emit('event');

eventEmitter.emit() 方法可以传任意数量的参数到监听器函数。当监听器函数被调用时， this 关键词会被指向监听器所绑定的 EventEmitter 实例。

fs模块

在 NodeJS 中，所有与文件操作都是通过 fs 核心模块来实现的，包括文件目录的创建、删除、查询以及文件的读取和写入，在 fs 模块中，所有的方法都分为同步和异步两种实现，具有 sync 后缀的方法为同步方法，不具有 sync 后缀的方法为异步方法，文件的前置知识，如文件的权限位 mode 、标识位 flag 、文件描述符 fd 等。

因为 fs 模块需要对文件进行操作，会涉及到操作权限的问题，所以需要先清楚文件权限是什么，都有哪些权限。

http模块

var http = require('http');
http.createServer(function (req, res) {
    res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/html' });
    res.write('<h1>Node.js</h1>');
    res.end('<p>Hello World</p>');
}).listen(3000);
console.log("HTTP server is listening at port 3000.");

http2模块

const http2 = require('http2');
const fs = require('fs');

const server = http2.createSecureServer({
  key: fs.readFileSync('rsa_private.key'),
  cert: fs.readFileSync('cert.crt')
});

server.on('error', (err) => console.error(err));

server.on('stream', (stream, headers) => {
  // stream is a Duplex
  stream.respond({
    'content-type': 'text/html',
    ':status': 200
  });
  stream.end('<h1>Hello World</h1>');
});

server.listen(8443);

Nodejs网络通信

构建TCP服务

新建server.js文件，创建server服务

const net = require('net')
// 使用net的createServer方法创建服务
const server = net.createServer()
// 声明一个数组储存多个客户端socket
const clients = []
// 使用服务的on方法监听服务器信息
server.on('connection', clientSocket的on方法监听传入的数据（二进制） => {
	// 获取多个客户的存入clients
    clients.push(clientSocket)
	// 使用clientSocket的on方法监听传入的数据（二进制）
    clientSocket.on('data', data => {
        console.log(data.toString());
		// 给多个客户端发送数据除发送者外
        clients.forEach(socket => {
            if(socket !== clientSocket) {
                socket.write(data)
            }
        })
    })
	// 向客户端发送数据
    clientSocket.write('hello')
})
server.on('error', (err) => {  
    console.error('Server error:', err);  
  }); 
// 把服务启用在3000端口上
server.listen(3000, () => {
    console.log('Server running');
})

新建client.js文件，创建客户端

const net = require('net')
// 创建TCP连接到指定的主机端口上
const client = net.createConnection({
    host:'127.0.0.1',
    port: 3000
})
// 监听TCP与服务端的连接
client.on('connect', () => {
    console.log('成功连接服务器！！');

    //客户端发消息给服务端

    process.stdin.on('data', data => {
        // console.log(data.toString());
        client.write(data.toString().trim());
    })
    // client.write('Hi Lilei!!');

})
// 获取服务端的数据

client.on('data', (data) => {
    console.log(data.toString());
})

构建UDP服务

UDP和TCP一样是在网络传输层处理数据包的，最大特点不需要连接、传输速度快、数据传输不可靠。

server.js

const dgram = require('dgram')

const server = dgram.createSocket('udp4')

server.on('listening', () =>{
    const address = server.address()
    console.log(`server running ${address.address}:${address.port}`);
})
server.on('message', (msg, remoteInfo) =>{
    console.log(`server got ${msg} form ${remoteInfo.address}:${remoteInfo.port}`);
})
server.on('error', (err) =>{
    console.log(`server error`, err);
})
server.bind(3000)

clent.js:

const dgram = require('dgram')

const client = dgram.createSocket('udp4')

client.send('hello', 3000, 'localhost')

server.on('listening', () =>{
    const address = server.address()
    console.log(`client running ${address.address}:${address.port}`);
})
server.on('message', (msg, remoteInfo) =>{
    console.log(`client got ${msg} form ${remoteInfo.address}:${remoteInfo.port}`);
})
server.on('error', (err) =>{
    console.log(`client error`, err);
})
// server.bind(8000)

构建HTTP服务

基本的HTTP服务

const http = require('http')

const hostname = '127.0.0.1'

const port = 3000

const server = http.createServer((req, res) => {
    res.statusCode = 200,
    res.setHeader('Content-Type', 'text/plan')
    res.end('hello world\n')
})

server.listen(port, hostname, () => {
    console.log(`sever running at http://${hostname}:${port}/`);
})

根据URL解析内容

const http = require('http')

const hostname = '127.0.0.1'

const port = 3000

const server = http.createServer((req, res) => {

    // 根据url 处理响应
    const url = req.url
    if(url === '/') {
        res.end('hello world\n')
    } else if(url === '/a') {
        res.end('hello a\n')
    } else if(url === '/b') {
        res.end('hello nb\n')
    } else{
        res.statusCode = 404
        res.end('404 not found')
    }
})

server.listen(port, hostname, () => {
    console.log(`sever running at http://${hostname}:${port}/`);
})

构建HTTPS服务

https原理及安装本地证书

https协议 = http协议 + SSL/TLS协议

构建方式就是和http一样就是多了一个ca安全证书

Nodejs事件循环和多进程

事件循环的概念：在浏览器或者nodejs环境中，运行时对js脚本的调度方式就叫做事件循环

浏览器事件循环

因为浏览器js的作用是操作DOM，这决定了js只能是单线程，否则会带来很复杂的同步问题。比如，假定JavaScript同时有两个线程，一个线程在某个DOM节点上添加内容，另一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪个线程为准？出现冲突

任务队列：单线程就意味着所有任务需要排队，如果因为任务cpu计算量大还好，但是I/O操作cpu是闲着的。所以js就设计成了一门异步的语言，不会做无畏的等待。任务可以分成两种，一种是同步任务（synchronous），另一种是异步任务（asynchronous）。

（1）所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。

（2）主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。

（3）一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。

（4）主线程不断重复上面的第三步。

![1700729252911](D:\我的文档\Documents\WeChat Files\wxid_gepw3wo1z3rz21\FileStorage\Temp\1700729252911.png)

宏任务与微任务：JavaScript 单线程中的任务可以细分为宏任务（macrotask）和微任务(microtask)

macrotask: script(整体代码), setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering。
microtask：process.nextTick, Promise, Object.observe, MutationObserver。

宏任务进入主线程，执行过程中会收集微任务加入微任务队列。

宏任务执行完成之后，立马执行微任务中的任务。微任务执行过程中将再次收集宏任务，并加入宏任务队列。

反复执行1，2步骤

每轮事件循环执行一个宏任务和所有的微任务，而且任务队列一定会保持先进先出的顺序执行。

nodejs事件循环

当Node.js启动时会初始化event loop, 每一个event loop都会包含按如下六个循环阶段，nodejs事件循环和浏览器的事件循环完全不一样。

timers(定时器) : 此阶段执行那些由 setTimeout() 和 setInterval() 调度的回调函数.
I/O callbacks(I/O回调) : 此阶段会执行几乎所有的回调函数, 除了 close callbacks(关闭回调) 和那些由 timers 与 setImmediate()调度的回调.

setImmediate 约等于 setTimeout(cb,0)
idle(空转), prepare : 此阶段只在内部使用
poll(轮询) : 检索新的I/O事件; 在恰当的时候Node会阻塞在这个阶段
check(检查) : setImmediate() 设置的回调会在此阶段被调用
close callbacks(关闭事件的回调): 诸如 socket.on('close', ...) 此类的回调在此阶段被调用

在事件循环的每次运行之间, Node.js会检查它是否在等待异步I/O或定时器, 如果没有的话就会自动关闭.

如果event loop进入了 poll阶段，且代码未设定timer，将会发生下面情况：

如果poll queue不为空，event loop将同步的执行queue里的callback,直至queue为空，或执行的callback到达系统上限;

如果poll queue为空，将会发生下面情况：

如果代码已经被setImmediate()设定了callback, event loop将结束poll阶段进入check阶段，并执行check阶段的queue (check阶段的queue是 setImmediate设定的)

如果代码没有设定setImmediate(callback)，event loop将阻塞在该阶段等待callbacks加入poll queue,一旦到达就立即执行

如果event loop进入了 poll阶段，且代码设定了timer：

如果poll queue进入空状态时（即poll 阶段为空闲状态），event loop将检查timers,如果有1个或多个timers时间时间已经到达，event loop将按循环顺序进入 timers 阶段，并执行timer queue.

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