Node.js基础知识小结

什么是Node.js?

Node.js是一个基于Chrome V8引擎的JavaScript运行时环境，可以让JavaScript在后端服务器端运行。它的最大特点是采用非阻塞方式，而传统的服务器都使用阻塞模式，也就是一个请求一个请求地处理，如果请求很多，性能会急剧下降。Node.js采用事件驱动、非阻塞I/O的模型，使得它非常适合开发高并发、高性能的网络应用程序。

安装Node.js

在Node.js官网上下载对应的操作系统的安装包。安装步骤简单，可以按照提示一步一步进行安装即可。

Node.js模块化编程

在Node.js中，每个js文件都被看作是一个单独的模块，都拥有自己的作用域，不能与其他模块共享定义的变量和函数，只有通过exports对象公开模块的接口，才能与其他模块进行交互。下面是一个模块的示例代码：

// 定义模块
var name = 'Tom';
exports.sayHello = function(){
    console.log("Hello, " + name);
}

// 使用模块
var myModule = require('./my-module.js');
myModule.sayHello();

以上代码中，exports对象将模块的sayHello方法公开出去，并可以通过require方法引用该模块。

Node.js的异步I/O

Node.js是为了处理I/O密集型网络应用而设计的，使用异步I/O和事件驱动模型可以大大提高并发处理能力。Node.js的异步I/O模型可以通过以下代码演示：

const fs = require('fs');
fs.readFile('/path/to/file', function(err, data) {
    if (err) {
        console.error(err);
    } else {
        console.log(data);
    }
});

在Node.js中，fs.readFile是以非阻塞模式工作的，当文件读取完成后，系统将调用回调函数，并将读取的数据作为参数传递进来。

Node.js的web框架

虽然Node.js本身只是一个运行时环境，但是通过各种第三方模块，可以实现完整的web框架。以下是一些Node.js的web框架：

• Express: Express是Node.js最流行的web框架之一，它提供了完整、灵活的HTTP请求和响应，并且具有强大的路由功能。
• Koa: Koa是一个新一代Web框架，由Express团队开发，使用ES6+的语法，通过koa中间件机制优化了异步异常处理。
• Hapi: Hapi是一款用于构建大型和可扩展的Web应用程序的框架，它有强大的插件系统，支持多种插件，如路由、缓存、验证等。

示例说明

示例一：

下面是一个Node.js编写的简单的web服务，它实现了一个返回“Hello World”字符串的GET请求响应。这里使用了Express框架。

const express = require('express');
const app = express();

app.get('/', (req, res) => {
    res.send('Hello World!');
});

app.listen(3000, () => {
    console.log('Example app listening on port 3000!')
});

运行这个简单的程序，可以通过http://localhost:3000来访问它。

示例二：

下面是一个Node.js编写的计算π的程序，使用了node-biginteger第三方库，它可以计算任意精度的π值，计算的结果也可以输出到文件中。

const fs = require('fs');
const bigInt = require("big-integer");

function calcPiDigits(n) {
    let start = new Date().getTime();

    n = parseInt(n);

    let x1 = bigInt(4).multiply(calculatePi(n - 1, 1));
    let x2 = bigInt(2).multiply(calculatePi(n - 1, 2));
    let x3 = calculatePi(n - 1, 3);
    let x4 = calculatePi(n - 1, 4);

    let result = x1.minus(x2).minus(x3).minus(x4);

    let end = new Date().getTime();
    console.log("calcPiDigits time: ", (end - start) / 1000, "s");

    return result;
}

function calculatePi(n, k) {
    let s = bigInt(0);

    for (let i = 0; i < n; i++) {
        s = s.add(bigInt(-1).pow(i).multiply(bigInt(k).pow(2 * i + 1)).divide(2 * i + 1));
    }

    return s;
}

let digits = 1000;
let pi = calcPiDigits(digits);
console.log(pi);

fs.writeFile("pi.txt", pi.toString(), function (err) {
    if (err) {
        console.log("Write file failed: ", err);
    } else {
        console.log("Write file success.");
    }
});

在以上示例代码中，我们计算了1000位π的精度，并且将结果保存到了pi.txt文件中。