浅谈Node.js轻量级Web框架Express4.x使用指南

前言

Node.js 是一种非常流行的后端开发语言，可以快速构建高性能、可扩展的网络应用程序。而 Express 是 Node.js 中最流行的 Web 框架之一，其拥有轻量且易于使用的特点，同时具备完整的中间件系统。本文结合最新版 Express（4.x）来深入浅出地介绍使用指南。

安装

在使用 Express 前，我们首先需要安装它。可以使用 npm 命令进行安装：

npm install express

在安装 Express 的同时，我们还可以选择安装一些常用的中间件，例如：

npm install body-parser # 处理 HTTP 请求的 body 数据
npm install cookie-parser # 处理 HTTP 请求中的 cookie
npm install cors # 处理跨域请求
npm install express-session # 提供用户会话支持
npm install multer # 用于上传文件

Hello World

下面我们来通过一个 Hello World 的例子来展示 Express 的使用。首先，我们需要在 Node.js 中引入 Express：

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

然后，我们就可以定义一个路由，来响应用户的请求：

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

最后，我们启动服务器：

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server running at http://localhost:3000/')
})

这样，我们就完成了一个最简单的 Express 应用程序。

中间件

在 Express 中，中间件（Middleware）是一个函数，它可以访问请求对象（request object，简称 req）和响应对象（response object，简称 res），以及 Web 应用程序中的下一个中间件函数。中间件可以用来执行各种任务，例如请求日志、身份验证、数据转换等。

Express 应用程序可以使用多个中间件。在 Express 中，使用 app.use() 函数来安装中间件。例如：

const logger = (req, res, next) => {
  console.log(`[${new Date().toISOString()}] ${req.method} ${req.url}`);
  next()
}

app.use(logger)

上面的代码定义了一个名为 logger 的中间件，来记录每一个请求的时间、方法和 URL 地址。这个中间件将使用 app.use() 函数来安装到我们的应用程序中。

路由

在 Express 中，通过路由（Route）来定义应用程序如何响应客户端请求。路由由一个 HTTP 请求方法、一个路径和一个或多个处理函数组成。Express 提供了一系列的路由方法，包括 get()、post()、put()、delete()、patch() 等。

下面是一个使用 get() 方法定义路由的示例：

app.get('/users', (req, res) => {
  res.send('Get Users')
})

这个路由只会响应 GET 方式访问 /users 地址的请求，并返回一个字符串 'Get Users'。

路由的路径可以使用参数，这可以让我们使用相同的路由处理程序来匹配不同的 URL。例如，我们可以这样定义一个带参数的路由：

app.get('/users/:id', (req, res) => {
  res.send(`User ID: ${req.params.id}`)
})

在调用这个路由时，可以使用形如 /users/123 的 URL 地址，其中的 123 就是参数值。

静态文件服务

在 Express 中，我们可以很方便地设置静态文件服务。例如，我们可以把所有的静态文件放在一个名为 public 的目录下，然后通过如下代码设置静态文件服务：

app.use(express.static('public'))

这样，就可以通过 URL 访问所有的静态文件，例如 http://localhost:3000/images/logo.png。

模板引擎

在 Express 中，我们可以使用各种模板引擎来生成 HTML 页面。模板引擎提供了一个包含动态内容的模板文件和一个数据对象，模板引擎使用数据对象来渲染模板文件，最终生成 HTML 页面。Express 支持各种模板引擎，例如 Pug、EJS 等。

以下是一个使用 Pug 模板引擎的例子：

首先，我们需要在 Node.js 中安装 Pug：

npm install pug

然后，我们在 Express 中使用 Pug：

app.set('view engine', 'pug')

最后，我们定义一个路由来渲染 Pug 模板：

app.get('/', (req, res) => {
  res.render('index', { title: 'Express', message: 'Hello World!' })
})

在上面的例子中，我们定义了一个名为 index 的模板文件，它使用两个变量 title 和 message 来渲染模板。在路由处理程序中，我们使用 res.render() 函数来呈现模板。

示例一

下面是一个使用 Express 和 MongoDB 操作数据库的示例。首先，我们需要在 Node.js 中引入 mongoose 库和 Express 库：

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

然后，我们可以利用 mongoose 来连接 MongoDB 数据库：

mongoose.connect('mongodb://localhost/my_db', { useNewUrlParser: true })

这里，我们连接名为 my_db 的 MongoDB 数据库。接着，我们可以定义一个数据模型，并使用它来创建一个新的记录：

const userSchema = new mongoose.Schema({
  name: String,
  email: String,
  age: Number
})

const User = mongoose.model('User', userSchema)

const user = new User({ name: 'Tom', email: '[e-mail]', age: 20 })
user.save()

这里，我们定义了一个名为 User 的数据模型，它包含了 name、email 和 age 三个属性。然后，我们创建了一个新的记录，并保存到数据库中。

最后，我们可以定义一个路由，来查询所有的用户：

app.get('/users', async (req, res) => {
  const users = await User.find()
  res.json(users)
})

这个路由使用 User.find() 方法查询所有的用户，并使用 res.json() 函数返回一个 JSON 响应。

示例二

下面是一个使用 Express 和 Elasticsearch 搜索引擎的示例。首先，我们需要在 Node.js 中引入 elasticsearch 包和 Express 库：

const express = require('express')
const { Client } = require('@elastic/elasticsearch')
const app = express()

然后，我们可以创建一个 elasticsearch 客户端，并连接到我们的 Elasticsearch 集群：

const client = new Client({ node: 'http://localhost:9200' })
await client.ping()

这里，我们使用 new Client() 函数创建一个 elasticsearch 客户端，并指定了 Elasticsearch 节点的地址。然后，我们使用 client.ping() 方法来测试连接是否成功。

接着，我们可以定义一个路由，来搜索我们的 Elasticsearch 数据：

app.get('/search', async (req, res) => {
  const query = req.query.q
  const { body } = await client.search({
    index: 'my_index',
    body: { query: { match: { title: query } } }
  })
  const hits = body.hits.hits.map(hit => hit._source)
  res.json(hits)
})

这个路由使用 client.search() 方法查询 Elasticsearch 数据，并返回一个 JSON 响应。

总结

在本文中，我们介绍了 Express 的一些基本概念和结构，并给出了一些示例，包括 Hello World、中间件、路由、静态文件服务、模板引擎、连接 MongoDB 数据库和 Elasticsearch 搜索引擎等。我们希望通过这些示例，能够帮助读者更好地理解和使用 Express。