1. 引言

1.1 什么是Node.js

• Node.js簡介：Node.js是一個(gè)基于Chrome V8引擎的JavaScript運(yùn)行時(shí)，用于構(gòu)建快速、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
• Node.js的歷史背景和發(fā)展：Node.js最初由Ryan Dahl在2009年發(fā)布，旨在解決I/O密集型應(yīng)用的性能問題。隨著時(shí)間的推移，Node.js社區(qū)不斷壯大，提供了豐富的庫和工具，使其成為構(gòu)建現(xiàn)代Web應(yīng)用的重要選擇。

1.2 為什么選擇Node.js

• 非阻塞I/O模型：Node.js使用事件驅(qū)動(dòng)和非阻塞I/O模型，能夠高效地處理大量并發(fā)連接。
• 使用JavaScript的優(yōu)勢：前后端使用相同的編程語言，簡化開發(fā)流程，提高開發(fā)效率。

2. Node.js架構(gòu)

2.1 單線程事件循環(huán)

• 事件循環(huán)的工作原理：Node.js使用單線程事件循環(huán)來處理異步操作。事件循環(huán)不斷檢查任務(wù)隊(duì)列，執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。
• 非阻塞I/O模型：Node.js通過libuv庫實(shí)現(xiàn)非阻塞I/O操作，避免了線程阻塞，提高了性能。

2.2 V8引擎

• V8引擎簡介：V8是Google開發(fā)的高性能JavaScript引擎，廣泛用于Chrome瀏覽器和Node.js。
• V8引擎的優(yōu)化機(jī)制：V8通過JIT編譯、隱藏類、內(nèi)聯(lián)緩存等技術(shù)優(yōu)化JavaScript代碼的執(zhí)行性能。

2.3 libuv庫

• libuv簡介：libuv是一個(gè)跨平臺(tái)的異步I/O庫，負(fù)責(zé)處理文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、子進(jìn)程等操作。
• libuv的主要功能：提供事件循環(huán)、線程池、信號處理等功能。

2.4 Node.js模塊系統(tǒng)

• CommonJS模塊：CommonJS是一種模塊化規(guī)范，用于在Node.js中組織代碼。

  // 導(dǎo)出模塊
  module.exports = {add: function(a, b) {return a + b;}
  };// 導(dǎo)入模塊
  const math = require('./math');
  console.log(math.add(2, 3)); // 輸出: 5
  

• ES6模塊：ES6引入了模塊化規(guī)范，使用import和export關(guān)鍵字。

  // 導(dǎo)出模塊
  export function add(a, b) {return a + b;
  }// 導(dǎo)入模塊
  import { add } from './math.js';
  console.log(add(2, 3)); // 輸出: 5
  

2.5 Node.js核心模塊

• 常用核心模塊介紹：

  • fs：文件系統(tǒng)操作

    const fs = require('fs');
    fs.readFile('example.txt', 'utf8', (err, data) => {if (err) throw err;console.log(data);
    });
    

  • http：創(chuàng)建HTTP服務(wù)器

    const http = require('http');
    const server = http.createServer((req, res) => {res.statusCode = 200;res.setHeader('Content-Type', 'text/plain');res.end('Hello, World!\n');
    });
    server.listen(3000, '127.0.0.1', () => {console.log('Server running at http://127.0.0.1:3000/');
    });
    

  • path：處理和轉(zhuǎn)換文件路徑

    const path = require('path');
    console.log(path.join(__dirname, 'file.txt')); // 輸出: /path/to/current/directory/file.txt
    

3. 異步編程

3.1 回調(diào)函數(shù)

• 回調(diào)函數(shù)的基本用法：回調(diào)函數(shù)用于處理異步操作的結(jié)果。

  function fetchData(callback) {setTimeout(() => {callback(null, 'Data fetched');}, 1000);
  }fetchData((err, data) => {if (err) throw err;console.log(data); // 輸出: Data fetched
  });
  

• 回調(diào)地獄問題：多個(gè)嵌套的回調(diào)函數(shù)導(dǎo)致代碼難以維護(hù)。

  fetchData((err, data1) => {if (err) throw err;fetchData((err, data2) => {if (err) throw err;fetchData((err, data3) => {if (err) throw err;console.log(data1, data2, data3);});});
  });
  

3.2 Promise

• Promise的基本用法：Promise用于處理異步操作的結(jié)果，避免回調(diào)地獄。

  function fetchData() {return new Promise((resolve, reject) => {setTimeout(() => {resolve('Data fetched');}, 1000);});
  }fetchData().then(data => console.log(data)) // 輸出: Data fetched.catch(err => console.error(err));
  

• Promise鏈：多個(gè)Promise可以鏈?zhǔn)秸{(diào)用，處理多個(gè)異步操作。

  fetchData().then(data1 => {console.log(data1); // 輸出: Data fetchedreturn fetchData();}).then(data2 => {console.log(data2); // 輸出: Data fetched}).catch(err => console.error(err));
  

3.3 async/await

• async/await的基本用法：async/await是基于Promise的語法糖，使異步代碼更易讀。

  async function fetchData() {return new Promise((resolve, reject) => {setTimeout(() => {resolve('Data fetched');}, 1000);});
  }async function getData() {try {const data = await fetchData();console.log(data); // 輸出: Data fetched} catch (err) {console.error(err);}
  }getData();
  

• 處理錯(cuò)誤：使用try-catch塊處理異步操作中的錯(cuò)誤。

  async function getData() {try {const data1 = await fetchData();console.log(data1); // 輸出: Data fetchedconst data2 = await fetchData();console.log(data2); // 輸出: Data fetched} catch (err)