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从零开始认识 Node.js：异步非阻塞的魅力

news 来源：原创 2025/6/10 10:09:11

Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎 的 JavaScript 运行时环境，用于在服务器端运行 JavaScript 代码。它的设计目标是让开发者能够用 JavaScript 构建高性能、可扩展的网络应用。以下是关于 Node.js 的详细介绍：

1. 核心特点

事件驱动与非阻塞 I/O：
Node.js 采用事件驱动架构，通过单线程处理大量并发请求，利用非阻塞 I/O 操作（如文件读写、网络请求）避免等待耗时任务，显著提升性能。
轻量高效：
基于 V8 引擎的即时编译（JIT）技术，执行 JavaScript 速度极快，适合高并发场景。
跨平台：
支持 Windows、Linux、macOS 等操作系统。
模块化与 npm 生态：
内置模块化系统（CommonJS），配合 npm（Node Package Manager）——全球最大的开源库生态系统，可轻松集成第三方库。

2. 历史背景

诞生：2009 年由 Ryan Dahl 创造，旨在解决传统服务器（如 Apache）的并发性能瓶颈。
关键版本：
- 2015 年：Node.js 4.0 引入 ES6 语法支持。
- 2020 年：Node.js 14+ 支持 ECMAScript Modules（ESM）。
- 长期支持（LTS）版本确保稳定性。

3. 架构与原理

事件循环（Event Loop）：
Node.js 的核心机制，负责调度异步任务。通过 事件队列 处理 I/O 回调，实现非阻塞操作。

// 示例：异步读取文件
const fs = require('fs');
fs.readFile('file.txt', (err, data) => {if (err) throw err;console.log(data);
});
console.log('继续执行其他任务...'); // 非阻塞

单线程与多进程：
主线程是单线程，但可通过 cluster 模块或 child_process 创建子进程，利用多核 CPU。

4. 适用场景

Web 服务器/API 服务：
使用 Express、Koa、Fastify 等框架快速构建 RESTful API。
实时应用：
聊天室、在线游戏等需要 WebSocket 的场景（如 Socket.IO）。
微服务架构：
轻量级、低资源消耗，适合分布式系统。
工具链开发：
前端构建工具（Webpack、Babel）、CLI 工具等。
IoT 与数据流：
处理传感器数据流或实时分析（如使用 MQTT）。

5. 核心模块与工具

内置模块：
http（创建服务器）、fs（文件操作）、path（路径处理）、stream（流数据处理）等。
流行框架：
- Express：最轻量的 Web 框架。
- NestJS：支持 TypeScript 的企业级框架。
- Socket.IO：实时双向通信库。
工具链：
PM2（进程管理）、Nodemon（热重载）、Jest（测试）。

6. 优势与劣势

优势：
- 高并发性能（适合 I/O 密集型任务）。
- 统一语言栈（前后端均用 JavaScript/TypeScript）。
- 活跃的社区和丰富的生态（npm 超过 200 万个包）。
劣势：
- 不适合 CPU 密集型任务（如图像处理、复杂计算）。
- 回调地狱（可通过 Promise/async/await 解决）。
- 单线程崩溃影响全局（需用进程管理工具如 PM2 容错）。

7. 代码示例

// 使用 Express 创建简单服务器
const express = require('express');
const app = express();
app.get('/', (req, res) => {res.send('Hello Node.js!');
});
app.listen(3000, () => {console.log('Server running on port 3000');
});

Node.js 在前端开发中常用的核心 API 列表

1. `fs` 模块（文件系统）

API	作用	关键参数	示例
`fs.readFile(path, [encoding], callback)`	异步读取文件内容	- `path`: 文件路径 - `encoding`: 编码格式（如 `'utf8'`） - `callback(err, data)`	`fs.readFile('file.txt', 'utf8', (err, data) => { console.log(data); });`
`fs.writeFile(path, data, [encoding], callback)`	异步写入文件内容	- `data`: 写入的数据 - 其他同上	`fs.writeFile('file.txt', 'Hello', 'utf8', (err) => { /* 处理错误 */ });`
`fs.readdir(path, callback)`	读取目录内容	- `callback(err, files)`: 返回文件名数组	`fs.readdir('./src', (err, files) => { console.log(files); });`
`fs.existsSync(path)`	同步检查文件/目录是否存在	- `path`: 路径返回布尔值	`if (fs.existsSync('config.json')) { ... }`

2. `path` 模块（路径处理）

API	作用	关键参数	示例
`path.join(...paths)`	拼接路径片段	接收多个路径片段	`path.join(__dirname, 'src', 'index.js')` → 绝对路径
`path.resolve(...paths)`	解析绝对路径	基于当前工作目录解析	`path.resolve('src')` → `/project/src`
`path.extname(path)`	获取文件扩展名	`path`: 文件路径	`path.extname('file.js')` → `.js`
`path.basename(path)`	获取文件名（含扩展名）	同上	`path.basename('/src/file.js')` → `file.js`

3. `process` 模块（进程信息）

API/属性	作用	关键参数/说明	示例
`process.cwd()`	获取当前工作目录路径	无参数，返回字符串	`console.log(process.cwd());`
`process.env`	访问环境变量	常用于区分开发/生产环境	`if (process.env.NODE_ENV === 'dev') { ... }`
`process.argv`	获取命令行参数	返回参数数组	`node script.js arg1 → ['arg1']`

4. `http` / `https` 模块（创建本地服务）

API	作用	关键参数	示例
`http.createServer((req, res) => { ... })`	创建 HTTP 服务器	- `req`: 请求对象 - `res`: 响应对象	`const server = http.createServer((req, res) => { res.end('Hello'); });`
`server.listen(port, callback)`	启动服务器监听端口	- `port`: 端口号 - `callback`: 启动回调	`server.listen(3000, () => { console.log('Running'); });`

5. `child_process` 模块（执行子进程）

API	作用	关键参数	示例
`exec(command, callback)`	执行 shell 命令	- `command`: 命令字符串 - `callback(err, stdout, stderr)`	`exec('npm install', (err) => { ... });`
`spawn(command, [args])`	启动子进程（流式输出）	- `args`: 命令参数数组	`const child = spawn('npm', ['run', 'build']);`

6. `util` 模块（工具函数）

API	作用	关键参数	示例
`util.promisify(fn)`	将回调函数转为 Promise	接收一个遵循回调风格的函数	`const readFile = promisify(fs.readFile);<br>readFile('file.txt').then(...);`

7. os 模块（操作系统信息）

API	作用	关键参数	示例
`os.platform()`	获取操作系统类型	无参数，返回字符串（如 `'darwin'` 表示 macOS）	`console.log(os.platform());`

8. `Buffer`（二进制数据处理）

API	作用	关键参数	示例
`Buffer.from(string)`	将字符串转为 Buffer	- `string`: 输入字符串	`const buf = Buffer.from('Hello');`

9. `events` 模块（事件驱动）

API	作用	关键参数	示例
`EventEmitter`	创建自定义事件	通过 `on` 监听、`emit` 触发	`const emitter = new EventEmitter();<br>emitter.on('event', () => { ... });`

10. `stream` 模块（流数据处理）

API	作用	关键参数	示例
`fs.createReadStream(path)`	创建可读文件流	用于大文件分块读取	`const readStream = fs.createReadStream('bigfile.txt');`

11. `url` 模块（URL 解析）

API	作用	关键参数	示例
`url.parse(urlString)`	解析 URL 为对象	返回包含 `pathname`、`query` 等属性的对象	`url.parse('http://example.com/path?name=test')`

Node.js 常用模块 API 示例

/*** Node.js 常用模块 API 示例合集* 执行方式：在终端中运行 `node 本文件路径.js`*/// ---------------------- 1. fs 模块（文件系统） ----------------------
const fs = require('fs');
const path = require('path');// 示例 1.1: 异步读取文件内容
fs.readFile(path.join(__dirname, 'example.txt'), 'utf8', (err, data) => {if (err) throw err;console.log('1.1 读取文件内容:', data); // 假设文件存在且内容为 "Hello Node.js"
});// 示例 1.2: 异步写入文件
fs.writeFile(path.join(__dirname, 'output.txt'), '新内容', 'utf8', (err) => {if (err) throw err;console.log('1.2 文件写入成功！');
});// 示例 1.3: 检查文件是否存在（同步方法）
const fileExists = fs.existsSync(path.join(__dirname, 'example.txt'));
console.log('1.3 文件是否存在:', fileExists ? '是' : '否');// ---------------------- 2. path 模块（路径处理） ----------------------
console.log('2.1 路径拼接:', path.join(__dirname, 'src', 'index.js')); // 输出绝对路径
console.log('2.2 文件扩展名:', path.extname('app.component.ts'));        // 输出 .ts
console.log('2.3 解析绝对路径:', path.resolve('src'));                  // 基于当前工作目录解析// ---------------------- 3. process 模块（进程信息） ----------------------
console.log('3.1 当前工作目录:', process.cwd());      // 执行 Node 命令时的目录
console.log('3.2 环境变量 NODE_ENV:', process.env.NODE_ENV || '未设置'); // 需通过命令行设置// ---------------------- 4. http 模块（创建本地服务器） ----------------------
const http = require('http');// 示例 4.1: 创建简单 HTTP 服务器
const server = http.createServer((req, res) => {res.end('4.1 服务器响应成功！');
});// 启动服务器（默认端口 3000）
server.listen(3000, () => {console.log('4.1 服务器运行在 http://localhost:3000');
});// ---------------------- 5. child_process 模块（子进程） ----------------------
const { exec, spawn } = require('child_process');// 示例 5.1: 执行 shell 命令（如列出文件）
exec('ls -l', (err, stdout) => {if (err) throw err;console.log('5.1 当前目录文件列表:\n', stdout);
});// 示例 5.2: 启动子进程（如运行 npm install）
const child = spawn('npm', ['install'], { stdio: 'inherit' }); // 实时输出日志// ---------------------- 6. util 模块（工具函数） ----------------------
const util = require('util');// 示例 6.1: 将回调函数转为 Promise
const readFilePromise = util.promisify(fs.readFile);
readFilePromise(path.join(__dirname, 'example.txt'), 'utf8').then(data => console.log('6.1 Promise 读取内容:', data)).catch(err => console.error(err));// ---------------------- 7. os 模块（操作系统信息） ----------------------
const os = require('os');
console.log('7.1 操作系统类型:', os.platform()); // 如 'darwin'（Mac）、'win32'// ---------------------- 8. Buffer（二进制处理） ----------------------
const buffer = Buffer.from('Hello Buffer!');
console.log('8.1 Buffer 内容:', buffer.toString()); // 转为字符串输出// ---------------------- 9. events 模块（事件驱动） ----------------------
const EventEmitter = require('events');
class MyEmitter extends EventEmitter {}// 示例 9.1: 自定义事件
const myEmitter = new MyEmitter();
myEmitter.on('event', () => console.log('9.1 事件触发成功！'));
myEmitter.emit('event'); // 立即触发// ---------------------- 注意事项 ----------------------
/*** 1. 运行前确保项目中有 example.txt 文件（用于 fs 示例）。* 2. HTTP 服务器启动后，按 Ctrl+C 终止进程。* 3. child_process 示例可能需要根据系统调整命令（如 Windows 用 dir 代替 ls）。*/

使用说明

将代码保存为 node-api-demo.js。
在文件同目录下创建 example.txt（内容随意）。
在终端中运行：
```
node node-api-demo.js
```
观察控制台输出，或访问 http://localhost:3000 测试服务器。

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Kotlin 变量与基本数据类型详解一、变量声明 1. val vs var val：不可变变量（只读），类似 Java 的 finalvar：可变变量 val name "Kotlin" // 类型推断为 String var age 25 // 类型推断为 I…...

编程日记 2025/5/18 7:04:44

【Redis】List 列表

文章目录初识列表常用命令lpushlpushxlrangerpushrpushxlpop & rpoplindexlinsertllen阻塞操作 —— blpop & brpop 内部编码应用场景初识列表列表类型，用于存储多个字符串。在操作和实现上，类似 C 的双端队列，支持随机访问(O(N)…...

编程日记 2025/5/18 7:03:43

React中useState中更新是同步的还是异步的?

文章目录前言一、useState 的基本用法二、useState 的更新机制1. 内部状态管理2. 状态初始化3. 状态更新三、useState 的更新频率与异步行为1. 异步更新与批量更新2. 为什么需要异步更新？ 四、如何正确处理 useState 的更新1. 使用回调函数形式的更新2. 理解异步更…...

编程日记 2025/5/18 7:03:39

Python语法强化

在正式编写第一个Python程序前，我们先复习一下什么是命令行模式和Python交互模式。命令行模式在Windows开始菜单选择“Terminal”，就进入到PowerShell命令行模式，它的提示符类似PS C:\>： ┌───────────────…...

编程日记 2025/5/18 7:02:36

FastMCP：为大语言模型构建强大的上下文和工具服务

FastMCP：为大语言模型构建强大的上下文和工具服务在人工智能快速发展的今天，大语言模型（LLM）已经成为许多应用的核心。然而，如何让这些模型更好地与外部世界交互，获取实时信息，执行特定任务&am…...

编程日记 2025/5/18 7:02:35

TC3xx学习笔记-UCB BMHD使用详解(二)

文章目录前言Confirmation的定义Dual UCB: Confirmation StatesDual UCB: Errored State or ECC Error in the UCB Confirmation CodesECC Error in the UCB ContentDual Password UCB ORIG and COPY Re-programming UCB_BMHDx_ORIG and UCB_BMHDx_COPY (x 0-3)BMHD Protecti…...

编程日记 2025/5/18 7:01:33

1. 核心特点

2. 历史背景

3. 架构与原理

4. 适用场景

5. 核心模块与工具

6. 优势与劣势

7. 代码示例

Node.js 在前端开发中常用的核心 API 列表

1. fs 模块（文件系统）

2. path 模块（路径处理）

3. process 模块（进程信息）

4. http / https 模块（创建本地服务）

5. child_process 模块（执行子进程）

6. util 模块（工具函数）

8. Buffer（二进制数据处理）

9. events 模块（事件驱动）

10. stream 模块（流数据处理）

11. url 模块（URL 解析）