Nodejs教程
Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行时环境，让 JavaScript 可以运行在服务器端。本教程将带你从基础到高级全面学习 Node.js。
目录
- Node.js 简介
- 安装与环境配置
- Node.js 基础
- 模块系统
- 文件系统操作
- HTTP 模块与 Web 服务器
- NPM 包管理器
- Express 框架
- 数据库连接
- 异步编程
- 调试与测试
- 部署与性能优化
Node.js 简介
Node.js 是一个开源、跨平台的 JavaScript 运行时环境，具有以下特点：
- 基于 Chrome V8 JavaScript 引擎
- 事件驱动、非阻塞 I/O 模型
- 轻量且高效
- 单线程但支持高并发
- 拥有庞大的生态系统 (npm)
Node.js 应用场景
- Web 服务器开发
- RESTful API 服务
- 实时应用 (如聊天室)
- 命令行工具
- 微服务架构
- 脚本任务自动化
安装与环境配置
安装 Node.js
- 访问 Node.js 官网
- 下载 LTS (长期支持) 版本
- 按照安装向导完成安装
验证安装：
node -v
npm -v
使用 nvm (Node Version Manager)
对于需要多版本切换的用户，推荐使用 nvm：
# 安装 nvm (Linux/macOS)
curl -o- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.39.1/install.sh | bash
# Windows 用户可使用 nvm-windows
常用命令：
nvm install 14.17.0 # 安装指定版本
nvm use 14.17.0 # 使用指定版本
nvm ls # 查看已安装版本
Node.js 基础
第一个 Node.js 程序
创建 app.js 文件：
console.log("Hello, Node.js!");
运行：
node app.js
REPL 交互式环境
Node.js 提供了类似浏览器控制台的 REPL (Read-Eval-Print Loop) 环境：
node
> 1 + 1
2
> const fs = require('fs')
undefined
> .exit
全局对象
Node.js 中的全局对象是 global，类似于浏览器中的 window。
常用全局变量/函数：
__filename- 当前模块的文件名__dirname- 当前模块的目录名process- 进程对象console- 控制台对象setTimeout/setInterval- 定时器require()- 导入模块module/exports- 模块系统
模块系统
Node.js 使用 CommonJS 模块系统。
创建模块
math.js:
function add(a, b) {
return a + b;
}
function subtract(a, b) {
return a - b;
}
module.exports = {
add,
subtract
};
使用模块
app.js:
const math = require('./math');
console.log(math.add(2, 3)); // 5
console.log(math.subtract(5, 2)); // 3
核心模块
Node.js 内置了许多核心模块，无需安装即可使用：
fs- 文件系统path- 路径处理http- HTTP 服务器/客户端os- 操作系统信息events- 事件处理stream- 流处理
示例：
const os = require('os');
console.log(os.platform()); // 输出操作系统平台
文件系统操作
fs 模块提供了文件操作的 API，包括同步和异步版本。
读取文件
异步读取：
const fs = require('fs');
fs.readFile('example.txt', 'utf8', (err, data) => {
if (err) throw err;
console.log(data);
});
同步读取：
const data = fs.readFileSync('example.txt', 'utf8');
console.log(data);
写入文件
异步写入：
fs.writeFile('example.txt', 'Hello Node.js', (err) => {
if (err) throw err;
console.log('File written');
});
同步写入：
fs.writeFileSync('example.txt', 'Hello Node.js');
其他常用操作
// 检查文件是否存在
fs.existsSync('example.txt');
// 获取文件信息
fs.stat('example.txt', (err, stats) => {
console.log(stats.isFile());
console.log(stats.size);
});
// 重命名文件
fs.rename('old.txt', 'new.txt', (err) => {});
// 删除文件
fs.unlink('file.txt', (err) => {});
// 创建目录
fs.mkdir('newdir', (err) => {});
// 读取目录
fs.readdir('./', (err, files) => {
console.log(files);
});
HTTP 模块与 Web 服务器
创建基本 HTTP 服务器
const http = require('http');
const server = http.createServer((req, res) => {
res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
res.end('Hello World\n');
});
server.listen(3000, () => {
console.log('Server running at http://localhost:3000/');
});
处理不同路由
const server = http.createServer((req, res) => {
if (req.url === '/') {
res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/html'});
res.end('<h1>Home Page</h1>');
} else if (req.url === '/about') {
res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/html'});
res.end('<h1>About Page</h1>');
} else {
res.writeHead(404, {'Content-Type': 'text/html'});
res.end('<h1>404 Not Found</h1>');
}
});
处理 POST 请求
const server = http.createServer((req, res) => {
if (req.method === 'POST' && req.url === '/data') {
let body = '';
req.on('data', chunk => {
body += chunk.toString();
});
req.on('end', () => {
console.log(JSON.parse(body));
res.end('Data received');
});
}
});
NPM 包管理器
npm (Node Package Manager) 是 Node.js 的包管理工具。
常用命令
npm init # 初始化项目，创建 package.json
npm install package-name # 安装包
npm install -g package-name # 全局安装
npm install --save package-name # 安装并添加到 dependencies
npm install --save-dev package-name # 安装并添加到 devDependencies
npm update package-name # 更新包
npm uninstall package-name # 卸载包
npm list # 查看已安装的包
npm search package-name # 搜索包
npm run script-name # 运行 package.json 中的脚本
package.json 示例
{
"name": "my-app",
"version": "1.0.0",
"description": "A sample Node.js application",
"main": "app.js",
"scripts": {
"start": "node app.js",
"dev": "nodemon app.js",
"test": "jest"
},
"dependencies": {
"express": "^4.17.1"
},
"devDependencies": {
"nodemon": "^2.0.7"
}
}
Express 框架
Express 是最流行的 Node.js Web 框架。
安装 Express
npm install express
基本应用
const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;
app.get('/', (req, res) => {
res.send('Hello World!');
});
app.listen(port, () => {
console.log(`Example app listening at http://localhost:${port}`);
});
路由处理
// 基本路由
app.get('/about', (req, res) => {
res.send('About Page');
});
// 路由参数
app.get('/users/:userId', (req, res) => {
res.send(`User ID: ${req.params.userId}`);
});
// 查询参数
app.get('/search', (req, res) => {
res.send(`Search query: ${req.query.q}`);
});
// POST 请求
app.post('/login', (req, res) => {
// 处理登录逻辑
res.send('Login successful');
});
中间件
Express 的核心是中间件机制。
// 应用级中间件
app.use((req, res, next) => {
console.log('Time:', Date.now());
next();
});
// 路由级中间件
app.use('/admin', (req, res, next) => {
// 验证管理员权限
next();
});
// 内置中间件
app.use(express.json()); // 解析 JSON 请求体
app.use(express.urlencoded({ extended: true })); // 解析表单数据
// 第三方中间件
const morgan = require('morgan');
app.use(morgan('dev')); // 日志记录
// 错误处理中间件
app.use((err, req, res, next) => {
console.error(err.stack);
res.status(500).send('Something broke!');
});
静态文件服务
app.use(express.static('public'));
// 现在可以访问 public 目录下的文件
// 例如 public/images/logo.png 可以通过 /images/logo.png 访问
模板引擎
Express 支持多种模板引擎，如 EJS、Pug、Handlebars 等。
安装 EJS：
npm install ejs
配置和使用：
app.set('view engine', 'ejs');
app.set('views', './views'); // 默认就是 ./views
app.get('/', (req, res) => {
res.render('index', { title: 'Home Page', message: 'Welcome!' });
});
views/index.ejs:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title><%= title %></title>
</head>
<body>
<h1><%= message %></h1>
</body>
</html>
运行 HTML
数据库连接
MongoDB (使用 Mongoose)
安装 Mongoose：
npm install mongoose
连接和使用：
const mongoose = require('mongoose');
// 连接数据库
mongoose.connect('mongodb://localhost:27017/mydatabase', {
useNewUrlParser: true,
useUnifiedTopology: true
});
// 定义模型
const User = mongoose.model('User', {
name: String,
email: String,
age: Number
});
// 创建文档
const user = new User({
name: 'John Doe',
email: 'john@example.com',
age: 30
});
// 保存到数据库
user.save()
.then(() => console.log('User saved'))
.catch(err => console.error(err));
// 查询文档
User.find({ age: { $gt: 25 } })
.then(users => console.log(users));
MySQL
安装 MySQL 驱动：
npm install mysql2
连接和使用：
const mysql = require('mysql2');
// 创建连接池
const pool = mysql.createPool({
host: 'localhost',
user: 'root',
database: 'test',
waitForConnections: true,
connectionLimit: 10,
queueLimit: 0
});
// 执行查询
pool.query('SELECT * FROM users WHERE age > ?', [25], (err, results) => {
console.log(results);
});
// 使用 Promise
const promisePool = pool.promise();
async function getUsers() {
const [rows] = await promisePool.query('SELECT * FROM users');
return rows;
}
异步编程
Node.js 的核心特性是异步非阻塞 I/O。
回调函数
传统异步处理方式：
fs.readFile('file.txt', 'utf8', (err, data) => {
if (err) {
console.error(err);
return;
}
console.log(data);
});
Promise
更现代的异步处理方式：
const fs = require('fs').promises;
fs.readFile('file.txt', 'utf8')
.then(data => console.log(data))
.catch(err => console.error(err));
async/await
最简洁的异步代码写法：
async function readFile() {
try {
const data = await fs.readFile('file.txt', 'utf8');
console.log(data);
} catch (err) {
console.error(err);
}
}
readFile();
事件发射器
Node.js 的事件驱动架构：
const EventEmitter = require('events');
class MyEmitter extends EventEmitter {}
const myEmitter = new MyEmitter();
myEmitter.on('event', () => {
console.log('an event occurred!');
});
myEmitter.emit('event');
调试与测试
调试 Node.js 应用
- 使用
console.log - 使用 Node.js 内置调试器：
node inspect app.js
- 使用 Chrome DevTools：
node --inspect app.js
然后在 Chrome 中访问 chrome://inspect
- 使用 VS Code 的调试功能
单元测试
使用 Jest 测试框架：
安装 Jest：
npm install --save-dev jest
测试示例：
// sum.js
function sum(a, b) {
return a + b;
}
module.exports = sum;
// sum.test.js
const sum = require('./sum');
test('adds 1 + 2 to equal 3', () => {
expect(sum(1, 2)).toBe(3);
});
运行测试：
npx jest
部署与性能优化
部署 Node.js 应用
传统部署：
- 安装 Node.js 和 npm
- 克隆代码仓库
npm installnpm start(或使用 PM2)
- 使用 PM2 进程管理：
npm install -g pm2
pm2 start app.js
pm2 list
pm2 monit
pm2 save
pm2 startup
- 容器化部署 (Docker):
FROM node:14
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["node", "app.js"]
性能优化建议
- 使用最新 LTS 版本的 Node.js
- 启用集群模式 (cluster 模块)
- 优化数据库查询
- 使用缓存 (Redis)
- 压缩响应数据
- 实现负载均衡
- 监控应用性能
- 使用 gzip 压缩
- 减少同步操作
- 合理使用流处理大文件
安全最佳实践
- 保持依赖项更新
- 使用 Helmet 中间件
- 验证用户输入
- 实现适当的身份验证
- 处理错误而不暴露敏感信息
- 使用 HTTPS
- 设置适当的 CORS 策略
- 限制请求大小
- 防止暴力破解攻击
- 定期进行安全审计
总结
本教程涵盖了 Node.js 从基础到高级的核心概念，包括：
- Node.js 基本概念和工作原理
- 模块系统和文件操作
- HTTP 服务器和 Express 框架
- 数据库连接
- 异步编程模式
- 调试、测试和部署
Node.js 的强大之处在于其丰富的生态系统和高效的 I/O 处理能力。随着不断实践，你将能够构建各种类型的服务器端应用。
要进一步学习，可以探索：
- WebSocket 和实时应用
- 微服务架构
- Serverless 无服务器架构
- GraphQL API 开发
- TypeScript 与 Node.js
- 性能调优和高级模式
Happy coding with Node.js!