Node js как запустить

4

Начало работы с Node.js

Мы начнем с основ: никаких предварительных знаний Node.js не требуется. Цель этой книги — начать работу с Node.js и убедиться, что вы понимаете, как писать приложение с использованием этой платформы.

В первой главе вы узнаете, что такое Node.js, как установить её на свой компьютер и как начать с ней работать — так что в следующих главах можно будет приступить к реальной разработке. Приступим!

Node.js в двух словах

Node.js — это среда выполнения JavaScript, построенная на JavaScript-движке V8 из Chrome. В основе Node.js лежит событийно-управляемая модель с неблокирующими операциями I/O, что делает её легкой и эффективной.

Другими словами: Node.js предлагает вам возможность писать невероятно производительный серверный код с использованием JavaScript. Как говорится в официальном описании: Node.js — это среда выполнения, использующая тот же JavaScript-движок V8, который вы можете найти в браузере Google Chrome. Но этого недостаточно для успеха Node.js. В Node.js используется libuv — кросс-платформенная библиотека поддержки с акцентом на асинхронный ввод-вывод.

С точки зрения разработчика, Node.js однопоточна, но под капотом libuv использует треды, события файловой системы, реализует цикл событий, включает в себя тред-пулинг и так далее. В большинстве случаев вы не будете взаимодействовать с libuv напрямую.

Установка Node.js для старта

Последнюю версию Node.js вы можете найти на официальном сайте: https://nodejs.org/en/download/.

При таком подходе довольно легко начать работу, но если позже вы захотите добавить в систему больше версий Node.js, лучше начать использовать nvm (node version manager) — диспетчер версий Node.js.

После его установки вы сможете использовать очень простой CLI API для смены версии Node.js:

Установка различных версий Node.js

Затем, если вы хотите проверить в работе экспериментальную версию:

Чтобы убедиться, что у вас установлена и запущена Node.js, выполните:

Если все в порядке, эта команда вернет номер версии текущего активного бинарного файла Node.js.

Использование нескольких версий Node.js

Если вы работаете над проектом, поддерживающим Node.js v4, вы можете начать использовать эту версию с помощью следующей команды:

Затем вы можете переключиться на Node.js v5 с помощью той же самой команды:

Хорошо, теперь мы знаем, как устанавливать Node.js и переключаться между её версиями, но в чём смысл?

С тех пор как был сформирован Node.js Foundation, Node.js имеет план релизов. Это очень похоже на другие проекты Linux Foundation. Это означает, что есть два релиза: стабильный и экспериментальный. В Node.js стабильными версиями с долговременной поддержкой (LTS) являются те, которые начинаются с четных чисел (4, 6, 8, …). Экспериментальные версии нумеруются нечетными числами (5, 7, …).

Мы рекомендуем использовать версию LTS в продакшене и пробовать новые возможности с экспериментальной версией.

Если вы используете Windows, здесь можно скачать альтернативу для nvm: nvm-windows.

Hello World

Чтобы начать работу с Node.js, давайте попробуем её в консоли! Запустите Node.js, просто набрав node :

Хорошо, давайте попробуем что-то напечатать:

После нажатия Enter вы получите следующее:

Не стесняйтесь играть с Node.js с помощью этого интерфейса: я обычно тестирую небольшие фрагменты кода здесь, если я не хочу помещать их в файл.

Пришло время создать наше приложение Hello Node.js!

Начнем с создания файла index.js . Откройте свою IDE (Atom, Sublime, Code — выбор за вами), создайте новый файл и сохраните его с именем index.js . Если вы закончили, скопируйте в него следующий фрагмент кода:

Чтобы запустить этот файл, вы должны снова открыть свой терминал и перейти в каталог, в котором размещён index.js .

Как только вы успешно переместитесь в нужное место, запустите файл, используя команду node index.js . Вы увидите, что эта команда будет выдавать тот же результат, что и раньше, выводя строку непосредственно в терминале.

Модульность для вашего приложения

Теперь у вас есть файл index.js , поэтому пришло время перейти на следующий уровень! Давайте создадим что-то более сложное, разделив наш исходный код на несколько JavaScript-файлов с целью удобочитаемости и поддерживаемости. Чтобы начать работу, вернитесь в свою IDE и создайте следующую структуру каталогов (с пустыми файлами), но пока не трогайте package.json , мы сгенерируем его автоматически на следующем шаге:

Каждый проект Node.js начинается с создания файла package.json . Вы можете думать о нем как о JSON-представлении приложения и его зависимостей. Он содержит имя вашего приложения, автора (вас) и все зависимости, необходимые для запуска приложения. Мы рассмотрим раздел зависимостей позже в главе «Использование NPM».

Вы можете интерактивно генерировать файл package.json с помощью команды npm init в терминале. После запуска команды вас попросят ввести некоторые данные, например имя вашего приложения, версию, описание и так далее. Не нужно беспокоиться, просто нажимайте Enter, пока не получите сформированный JSON и вопрос is it ok? . Нажмите Enter в последний раз и вуаля: ваш package.json был автоматически сгенерирован и помещен в папку вашего приложения. Если вы откроете этот файл в своей IDE, он будет очень похож на фрагмент кода ниже.

Хорошей практикой является добавление стартового скрипта в ваш пакет package.json . Как только вы это сделаете, как показано в примере выше, вы можете запустить приложение с помощью команды npm start . Это очень удобно, когда вы хотите развернуть свое приложение у PaaS-провайдера: они могут распознать команду start и использовать её для запуска приложения.

Теперь давайте вернемся к первому созданному вами файлу под названием index.js . Я рекомендую оставить этот файл очень компактным: только подключение самого приложения (файл index.js из подкаталога /app , созданного ранее). Скопируйте следующий код в свой файл index.js и сохраните:

Теперь пришло время приступить к созданию реального приложения. Откройте файл index.js из папки /app , чтобы создать очень простой пример: добавление массива чисел. В этом случае файл index.js будет содержать только числа, которые мы хотим добавить, а логика, требующая вычислений, должна быть помещена в отдельный модуль.

Вставьте этот код в файл index.js в каталоге /app .

Теперь вставьте фактическую бизнес-логику в файл calc.js , который можно найти в той же папке.

Чтобы проверить, всё ли вы сделали правильно, сохраните эти файлы, откройте терминал и введите npm start или node index.js . Если вы все сделали правильно, вы получите ответ: 19. Если что-то пошло не так, внимательно просмотрите лог в консоли и найдите проблему на его основе.

В следующей главе под названием «Использование NPM» мы рассмотрим, как использовать NPM — менеджер пакетов для JavaScript.

Руководство по Node.js, часть 1: общие сведения и начало работы

Мы начинаем публикацию серии материалов, которые представляют собой поэтапный перевод руководства по Node.js для начинающих. А именно, в данном случае «начинающий» — это тот, кто обладает некоторыми познаниями в области браузерного JavaScript. Он слышал о том, что существует серверная платформа, программы для которой тоже пишут на JS, и хотел бы эту платформу освоить. Возможно, вы найдёте здесь что-то полезное для себя и в том случае, если уже знакомы с Node.js.

Кстати, в прошлом году у нас был похожий по масштабам проект, посвящённый bash-скриптам. Тогда мы, после публикации всех запланированных материалов, собрали их в виде PDF-файла. Так же планируется поступить и в этот раз.

Сегодня мы обсудим особенности Node.js, начнём знакомство с экосистемой этой платформы и напишем серверный «Hello World».

Обзор Node.js

Node.js — это опенсорсная кроссплатформенная среда выполнения для JavaScript, которая работает на серверах. С момента выпуска этой платформы в 2009 году она стала чрезвычайно популярной и в наши дни играет весьма важную роль в области веб-разработки. Если считать показателем популярности число звёзд, которые собрал некий проект на GitHub, то Node.js, у которого более 50000 звёзд, это очень и очень популярный проект.

Платформа Node.js построена на базе JavaScript движка V8 от Google, который используется в браузере Google Chrome. Данная платформа, в основном, используется для создания веб-серверов, однако сфера её применения этим не ограничивается.

Рассмотрим основные особенности Node.js.

▍Скорость

Одной из основных привлекательных особенностей Node.js является скорость. JavaScript-код, выполняемый в среде Node.js, может быть в два раза быстрее, чем код, написанный на компилируемых языках, вроде C или Java, и на порядки быстрее интерпретируемых языков наподобие Python или Ruby. Причиной подобного является неблокирующая архитектура платформы, а конкретные результаты зависят от используемых тестов производительности, но, в целом, Node.js — это очень быстрая платформа.

▍Простота

Платформа Node.js проста в освоении и использовании. На самом деле, она прямо-таки очень проста, особенно это заметно в сравнении с некоторыми другими серверными платформами.

▍JavaScript

В среде Node.js выполняется код, написанный на JavaScript. Это означает, что миллионы фронтенд-разработчиков, которые уже пользуются JavaScript в браузере, могут писать и серверный, и клиентский код на одном и том же языке программирования без необходимости изучать совершенно новый инструмент для перехода к серверной разработке.

В браузере и на сервере используются одинаковые концепции языка. Кроме того, в Node.js можно оперативно переходить на использование новых стандартов ECMAScript по мере их реализации на платформе. Для этого не нужно ждать до тех пор, пока пользователи обновят браузеры, так как Node.js — это серверная среда, которую полностью контролирует разработчик. В результате новые возможности языка оказываются доступными при установке поддерживающей их версии Node.js.

▍Движок V8

В основе Node.js, помимо других решений, лежит опенсорсный JavaScript-движок V8 от Google, применяемый в браузере Google Chrome и в других браузерах. Это означает, что Node.js пользуется наработками тысяч инженеров, которые сделали среду выполнения JavaScript Chrome невероятно быстрой и продолжают работать в направлении совершенствования V8.

▍Асинхронность

В традиционных языках программирования (C, Java, Python, PHP) все инструкции, по умолчанию, являются блокирующими, если только разработчик явным образом не позаботится об асинхронном выполнении кода. В результате если, например, в такой среде, произвести сетевой запрос для загрузки некоего JSON-кода, выполнение потока, из которого сделан запрос, будет приостановлено до тех пор, пока не завершится получение и обработка ответа.

JavaScript значительно упрощает написание асинхронного и неблокирующего кода с использованием единственного потока, функций обратного вызова (коллбэков) и подхода к разработке, основанной на событиях. Каждый раз, когда нам нужно выполнить тяжёлую операцию, мы передаём соответствующему механизму коллбэк, который будет вызван сразу после завершения этой операции. В результате, для того чтобы программа продолжила работу, ждать результатов выполнения подобных операций не нужно.

Подобный механизм возник в браузерах. Мы не можем позволить себе ждать, скажем, окончания выполнения AJAX-запроса, не имея при этом возможности реагировать на действия пользователя, например, на щелчки по кнопкам. Для того чтобы пользователям было удобно работать с веб-страницами, всё, и загрузка данных из сети, и обработка нажатия на кнопки, должно происходить одновременно, в режиме реального времени.

Если вы создавали когда-нибудь обработчик события нажатия на кнопку, то вы уже пользовались методиками асинхронного программирования.

Асинхронные механизмы позволяют единственному Node.js-серверу одновременно обрабатывать тысячи подключений, не нагружая при этом программиста задачами по управлению потоками и по организации параллельного выполнения кода. Подобные вещи часто являются источниками ошибок.

Node.js предоставляет разработчику неблокирующие базовые механизмы ввода вывода, и, в целом, библиотеки, использующиеся в среде Node.js, написаны с использованием неблокирующих парадигм. Это делает блокирующее поведение кода скорее исключением, чем нормой.

Когда Node.js нужно выполнить операцию ввода-вывода, вроде загрузки данных из сети, доступа к базе данных или к файловой системе, вместо того, чтобы заблокировать ожиданием результатов такой операции главный поток, Node.js инициирует её выполнение и продолжает заниматься другими делами до тех пор, пока результаты выполнения этой операции не будут получены.

▍Библиотеки

Благодаря простоте и удобству работы с менеджером пакетов для Node.js, который называется npm, экосистема Node.js прямо-таки процветает. Сейчас в реестре npm имеется более полумиллиона опенсорсных пакетов, которые может свободно использовать любой Node.js-разработчик.
Рассмотрев некоторые основные особенности платформы Node.js, опробуем её в действии. Начнём с установки.

Установка Node.js

Node.js можно устанавливать различными способами, которые мы сейчас рассмотрим.
Так, официальные установочные пакеты для всех основных платформ можно найти здесь.

Существует ещё один весьма удобный способ установки Node.js, который заключается в использовании менеджера пакетов, имеющегося в операционной системе. Например, менеджер пакетов macOS, который является фактическим стандартом в этой области, называется Homebrew. Если он в вашей системе есть, вы можете установить Node.js, выполнив эту команду в командной строке:

Список менеджеров пакетов для других операционных систем, в том числе — для Linux и Windows, можно найти здесь.

Популярным менеджером версий Node.js является nvm. Это средство позволяет удобно переключаться между различными версиями Node.js, с его помощью можно, например, установить и попробовать новую версию Node.js, после чего, при необходимости, вернуться на старую. Nvm пригодится и в ситуации, когда нужно испытать какой-нибудь код на старой версии Node.js.

Я посоветовал бы начинающим пользоваться официальными установщиками Node.js. Пользователям macOS я порекомендовал бы устанавливать Node.js с помощью Homebrew. Теперь, после того, как вы установили Node.js, пришло время написать «Hello World».

Первое Node.js-приложение

Самым распространённым примером первого приложения для Node.js можно назвать простой веб-сервер. Вот его код:

Для того чтобы запустить этот код, сохраните его в файле server.js и выполните в терминале такую команду:

Для проверки сервера откройте какой-нибудь браузер и введите в адресной строке http://127.0.0.1:3000 , то есть — тот адрес сервера, который будет выведен в консоли после его успешного запуска. Если всё работает как надо — на странице будет выведено «Hello World».

Разберём этот пример.

Для начала, обратите внимание на то, что код содержит команду подключения модуля http.

Платформа Node.js является обладателем замечательного стандартного набора модулей, в который входят отлично проработанные механизмы для работы с сетью.

Метод createServer() объекта http создаёт новый HTTP-сервер и возвращает его.

Сервер настроен на прослушивание определённого порта на заданном хосте. Когда сервер будет готов, вызывается соответствующий коллбэк, сообщающий нам о том, что сервер работает.

Когда сервер получает запрос, вызывается событие request , предоставляющее два объекта. Первый — это запрос ( req , объект http.IncomingMessage), второй — ответ ( res , объект http.ServerResponse). Они представляют собой важнейшие механизмы обработки HTTP-запросов.

Первый предоставляет в наше распоряжение сведения о запросе. В нашем простом примере этими данными мы не пользуемся, но, при необходимости, с помощью объекта req можно получить доступ к заголовкам запроса и к переданным в нём данным.

Второй нужен для формирования и отправки ответа на запрос.

В данном случае ответ на запрос мы формируем следующим образом. Сначала устанавливаем свойство statusCode в значение 200 , что указывает на успешное выполнение операции:

Далее, мы устанавливаем заголовок Content-Type :

После этого мы завершаем подготовку ответа, добавляя его содержимое в качестве аргумента метода end() :

Мы уже говорили о том, что вокруг платформы Node.js сформировалась мощная экосистема. Обсудим теперь некоторые популярные фреймворки и вспомогательные инструменты для Node.js.

Фреймворки и вспомогательные инструменты для Node.js

Node.js — это низкоуровневая платформа. Для того чтобы упростить разработку для неё и облегчить жизнь программистам, было создано огромное количество библиотек. Некоторые из них со временем стали весьма популярными. Вот небольшой список библиотек, которые я считаю отлично сделанными и достойными изучения:

. Эта библиотека предоставляет разработчику предельно простой, но мощный инструмент для создания веб-серверов. Ключом к успеху Express стал минималистический подход и ориентация на базовые серверные механизмы без попытки навязать некое видение «единственно правильной» серверной архитектуры. . Это — мощный фулстек-фреймворк, реализующий изоморфный подход к разработке приложений на JavaScript и к использованию кода и на клиенте, и на сервере. Когда-то Meteor представлял собой самостоятельный инструмент, включающий в себя всё, что только может понадобиться разработчику. Теперь он, кроме того, интегрирован с фронтенд-библиотеками, такими, как React, Vue и Angular. Meteor, помимо разработки обычных веб-приложений, можно использовать и в мобильной разработке. . Этот веб-фреймворк создан той же командой, которая занимается работой над Express. При его разработке, в основу которой легли годы опыта работы над Express, внимание уделялось простоте решения и его компактности. Этот проект появился как решение задачи внесения в Express серьёзных изменений, несовместимых с другими механизмами фреймворка, которые могли бы расколоть сообщество. . Этот фреймворк предназначен для организации серверного рендеринга React-приложений. . Это — весьма компактная библиотека для создания асинхронных HTTP-микросервисов. . Это библиотека для разработки сетевых приложений реального времени.

Краткая история Node.js

В этом году Node.js исполнилось уже 9 лет. Это, конечно, не так уж и много, если сравнить этот возраст с возрастом JavaScript, которому уже 23 года, или с 25-летним возрастом веба, существующем в таком виде, в котором мы его знаем, если считать от появления браузера Mosaic.

9 лет — это маленький срок для технологии, но сейчас возникает такое ощущение, что платформа Node.js существовала всегда.

Я начал работу с Node.js с ранних версий платформы, когда ей было ещё только 2 года. Даже тогда, несмотря на то, что информации о Node.js было не так уж и много, уже можно было почувствовать, что Node.js — это очень серьёзно.

Теперь поговорим о технологиях, лежащих в основе Node.js и кратко рассмотрим основные события, связанные с этой платформой.

Итак, JavaScript — это язык программирования, который был создан в Netscape как скриптовый язык, предназначенный для управления веб-страницами в браузере Netscape Navigator.

Run Node.js scripts from the command line

The usual way to run a Node.js program is to run the globally available node command (once you install Node.js) and pass the name of the file you want to execute.

If your main Node.js application file is app.js , you can call it by typing:

Above, you are explicitly telling the shell to run your script with node . You can also embed this information into your JavaScript file with a "shebang" line. The "shebang" is the first line in the file, and tells the OS which interpreter to use for running the script. Below is the first line of JavaScript:

Above, we are explicitly giving the absolute path of interpreter. Not all operating systems have node in the bin folder, but all should have env . You can tell the OS to run env with node as parameter:

To use a shebang, your file should have executable permission. You can give app.js the executable permission by running:

While running the command, make sure you are in the same directory which contains the app.js file.

Pass string as argument to node instead of file path

To execute a string as argument you can use -e , —eval "script" . Evaluate the following argument as JavaScript. The modules which are predefined in the REPL can also be used in script.

On Windows, using cmd.exe a single quote will not work correctly because it only recognizes double " for quoting. In Powershell or Git bash, both ' and " are usable.

Restart the application automatically

The node command has to be re-executed in bash whenever there is a change in the application. To restart the application automatically, use the nodemon module.

Install the nodemon module globally to system path:

You can also install nodemon as a development dependency:

This local installation of nodemon can be run by calling it from within npm script such as npm start or using npx nodemon.

Run the application using the nodemon command followed by the application's file name:

Node.js для начинающих

Цель данного документа — помочь вам начать разработку приложений на Node.js и научить всему, что необходимо знать о «продвинутом» JavaScript. Это больше, чем обычный «Hello world»-туториал.

Статус

Вы читаете финальную версию этой книги, в обновлениях исправляются только ошибки или отражаются изменения в новых версиях Node.js. Последнее обновление 12 Февраля 2012.

Код примеров этой книги тестировался на Node.js версии 0.8.8 (сверено с англ. версией —прим.перев.).

Целевая аудитория

Вероятно, документ будет полезен читателям с базовыми знаниями, примерно, как у меня: опыт работы хотя бы с одним объектно-ориентированным языком, таким как Ruby, Python, PHP или Java, небольшой опыт в Javascript и полный новичок в Node.js.

Документ рассчитан на разработчиков, уже знакомых с другими языками программирования. Это значит, что здесь не приводится объяснение действительно базовых вещей, таких как типы данных, переменные, управляющие структуры и т. д. Вы должные разбираться в этих понятиях, чтобы понимать эту книгу.

Однако, поскольку функции и объекты в JavaScript отличаются от своих аналогов в других языках, они будут описаны достаточно подробно.

Структура учебника

Прочитав данный документ до конца, вы сможете создать веб-приложение, которое позволит пользователям просматривать веб-страницы и загружать файлы.

Это, конечно, не изменит мир, но мы будем стараться и научимся писать не просто куски кода, которых «достаточно», чтобы сделать это возможным, но и создадим простой, полноценный framework для чистого разделения различных аспектов вашего приложения. Скоро вы увидите, что я имею в виду.

Мы начнём с выяснения того, чем JavaScript в Node.js отличается от JavaScript в браузере.

Далее, мы остановимся на написании традиционного «Hello world»-приложения, которое является наиболее простым примером «что-то делающего» кода Node.js.

Тогда мы обсудим, какое «реальное» приложение мы хотим создать, проанализируем компоненты, которые необходимо реализовать для написания данного приложения, и начнём работать над каждым из них, шаг за шагом.

Как и было обещано, по пути мы узнаем о некоторых продвинутых понятиях JavaScript, о том как их использовать и посмотрим, почему разумно использовать эти понятия вместо привычных нам в других языках программирования.

Исходный код законченного приложения доступен в the NodeBeginnerBook Github репозитории.

JavaScript и Node.js

JavaScript и Вы

До того как мы поговорим о технических вещах, позвольте занять некоторое время и поговорить о вас и ваших отношениях с JavaScript. Эта глава позволит вам понять, имеет ли смысл читать дальше.

Скорее всего, как и в моем случае, вы начали свой путь в веб-разработке с написания простых статических HTML-документов. Вместе с этим, вы познакомились с веселой штукой, называемой JavaScript, но использовали его исключительно в простых случаях, добавляя интерактивности на ваши веб-странички.

Что вы хотели узнать — так это действительно полезные вещи; вы хотели знать, как создать сложный сайт. Для этого вы изучали PHP, Ruby, Java и начинали писать backend-код.

Тем не менее, вы постоянно следили за JavaScript, вы видели, что с появлениям JQuery, Prototype и других фреймворков этот язык стал больше, чем просто window.open().

Однако, это всё ещё относилось к frontend-разработке. Конечно, jQuery — очень мощный инструмент, но всякий раз, когда вы приправляли ваш сайт разными jQuery-«фишками», в лучшем случае, вы были JavaScript-пользователем нежели JavaScript-разработчиком.

А потом пришел Node.js. JavaScript на сервере: насколько это хорошо?

И вы решили, что пора проверить старый новый JavaScript. Подождите. Написать Node.js приложение — одно дело, а понять, почему оно должно быть написано таким образом, для этого нужно понимать JavaScript. И на этот раз — по-настоящему.

В этом — как раз и проблема. JavaScript живёт двумя, может даже тремя разными жизнями: весёлый маленький DHMTL-помощник из середины 90-х годов, более серьезный frontend-инструмент в лице jQuery и наконец серверный (server-side, backend) JavaScript. По этой причине не так просто найти информацию, которая поможет вам познать правильный JavaScript, пригодный для написания Node.js приложения в манере, дающий ощущение, что вы не просто использовали JavaScript, а действительно разрабатывали на JavaScript.

Это — наиболее правильный подход. Вы — уже опытный разработчик, вы не хотите изучать новые технологии поверхностно, просто валяя дурака. Вы хотите быть уверенным, что вы подходите к проблеме под правильным углом.

Конечно, существует отличная документация по Node.js, но её зачастую недостаточно. Нужно руководство.

Моя цель заключается в обеспечении вас руководством.

Предупреждение

Существуют действительно отличные специалисты в области JavaScript. Я не из их числа.

Я — действительно, тот парень, о котором написано в предыдущем параграфе. Я знаю кое-что о разработке backend веб-приложений, но я всё ещё новичок в «реальном» JavaScript и всё ещё новичок в Node.js. Я узнал некоторые продвинутые аспекты JavaScript совсем недавно. Я неопытен.

Вот почему эта книга не из разряда «от новичка к эксперту», а скорее «от новичка к продвинутому новичку».

Если всё удастся, то этот документ станет тем руководством, которое я хотел бы иметь, когда начинал в Node.js.

Server-side JavaScript

Первая инкарнация JavaScript жила в теле браузера. Но это всего лишь контекст. Он определяет, что вы можете делать с языком, но не говорит о том, что язык сам по себе может сделать. JavaScript это «полноценный» язык: вы можете использовать его в различных контекстах и достичь всего того, что можете достичь с другими «полноценными» языками.

Node.js — действительно, просто другой контекст: он позволяет вам запускать JavaScript-код вне браузера.

Чтобы ваш JavaScript код выполнился на вычислительной машине вне браузера (на backend), он должен быть интерпретирован и, конечно же, выполнен. Именно это и делает Node.js. Для этого он использует движок V8 VM от Google — ту же самую среду исполнения для JavaScript, которую использует браузер Google Chrome.

Кроме того, Node.js поставляется со множеством полезных модулей, так что вам не придется писать всё с нуля, как, например, вывод строки в консоль.

Таким образом, Node.js состоит из 2 вещей: среды исполнения и полезных библиотек.

Для того чтобы их использовать, вам необходимо установить Node.js. Вместо повторения всего процесса установки здесь, я просто приглашу вас посетить официальную инструкцию по инсталляции. Пожалуйста, вернитесь обратно после успешной установки.

«Hello world»

Хорошо, давайте пойдём сразу с места в карьер и напишем наше первое Node.js-приложение: «Hello world».

Откройте ваш любимый редактор и создайте файл под названием helloworld.js. Мы хотим вывести строку «Hello world» в консоль, для этого пишем следующий код:

Сохраняем файл и выполняем его посредством Node.js:

Это должно вывести Hello World на наш терминал.

Ладно, всё это скучно, правда? Давайте напишем что-нибудь полезное.

Полномасштабное веб-приложение с Node.js

Что должно делать наше приложение

Возьмём что-нибудь попроще, но приближенное к реальности:

• Пользователь должен иметь возможность использовать наше приложение с браузером;
• Пользователь должен видеть страницу приветствия по адресу http://domain/start;
• Когда запрашивается http://domain/upload, пользователь должен иметь возможность загрузить картинку со своего компьютера и просмотреть её в своем браузере.

Вполне достаточно. Конечно, вы могли бы достичь этой цели, немного погуглив и поговнокодив. Но это не то, что нам нужно.

Кроме того, мы не хотим писать только простой код для достижения цели, каким бы он элегантным и корректным ни был. Мы будем интенсивно наращивать больше абстракции, чем это необходимо, чтобы понять как создавать более сложные Node.js-приложения.

Задачи

Давайте проанализируем наше приложение. Что нужно, чтобы его реализовать:

• У нас — онлайн веб-приложение, поэтому нам нужен HTTP-сервер;
• Нашему серверу необходимо обслуживать различные запросы в зависимости от URL, по которому был сделан запрос. Для этого нам нужен какой-нибудь роутер (маршрутизатор), чтобы иметь возможность направлять запросы определенным обработчикам;
• Для выполнения запросов, пришедших на сервер и направляемые роутером, нам нужны действующие обработчики запросов;
• Роутер, вероятно, должен иметь дело с разными входящими POST-данными и передавать их обработчикам запросов в удобной форме. Для этого нам нужен какой-нибудь обработчик входных данных;
• Мы хотим не только обрабатывать запросы, но и показывать пользователю контент по запрошенным URL-адресам, поэтому нам нужна некая логика отображения для обработчиков запросов, чтобы иметь возможность отправлять контент пользовательскому браузеру;
• Последнее, но не менее важное — пользователь сможет загружать картинки, поэтому нам нужен какой-нибудь обработчик загрузки, который возьмёт на себя заботу о деталях.

Давайте подумаем о том, как бы мы реализовали это на PHP. Скорее всего, типичное решение будет на HTTP-сервере Apache с установленным mod_php5.
Это относится к первому пункту наших задач, то есть, «принимать HTTP-запросы и отправлять готовые веб-странички пользователю» — вещи, которые PHP сам не делает.

С Node.js — немного иначе. Потому что в Node.js мы не только создаем наше приложение, мы также реализуем полноценный HTTP-сервер. Действительно, наше веб-приложение и веб-сервер — в сущности, одно и тоже.

Может показаться, что это приведет к лишней работе, но сейчас вы увидите, что с Node.js это не так.

Давайте просто начнём реализовывать нашу первую задачу — HTTP-сервер.

Реализация приложения

Простой HTTP-сервер

Когда я подошел к моменту создания своего первого «реального» Node.js-приложения, я задался вопросом, как организовать мой код.
Я должен делать всё в одном файле? Большинство учебных пособий в интернете учат как создавать простой HTTP-сервер в Node.js, сохраняя всю логику в одном месте. Что, если я хочу быть уверенным, что мой код останется читабельным по мере реализации всё большего функционала.

На самом деле, достаточно легко отыскивать проблемные участки вашего кода, который разделён на модули.

Это позволяет вам иметь чистый главный файл, который вы исполняете в Node.js и чистые модули, которые могут использоваться главным файлом и друг другом.

Так, давайте создадим главный файл, который мы будем использовать для запуска нашего приложения, и файл модуля, в котором будет находиться наш HTTP-сервер.

Я думаю, это более-менее традиционно назвать главным файлом index.js. А код нашего сервера имеет смысл поместить в файл под названием server.js.

Давайте начнём с модуля сервера. Создайте файл server.js в корневой директории вашего проекта и поместите туда следующий код:

И всё! Вы написали работающий HTTP-сервер. Давайте проверим его, запустив и протестировав. Во-первых, выполните ваш скрипт в Node.js:

Теперь откройте ваш браузер и перейдите по адресу http://localhost:8888/. Должна вывестись веб-страница со строкой «Hello world».

Правда, это довольно интересно? Как насчёт того, чтобы поговорить о том, что здесь происходит и оставить на потом вопрос о том, как организовать наш проект? Я обещаю, мы вернемся к нему.

Анализ нашего HTTP-сервера

Хорошо, тогда давайте проанализируем, что здесь действительно происходит.

Первая строчка подключает http-модуль, который поставляется вместе с Node.js и делает его доступным через переменную http.

Далее, мы вызываем одну из функций http-модуля createServer. Эта функция возвращает объект, имеющий метод listen, принимающий числовое значение порта нашего HTTP-сервера, который необходимо прослушивать.

Пожалуйста, проигнорируйте функцию, которая определяется внутри скобок http.createServer.

Мы могли бы написать код, который запускает наш сервер, прослушивающий порт 8888, так:

Это запустило бы HTTP-сервер прослушивающего порт 8888, который больше ничего не делает (даже не отвечает на входящие запросы).

Действительно интересная (и, если вы привыкли к более консервативным языкам как PHP, довольно странная) часть — это определение функции там, где вы бы ожидали увидеть первый параметр для createServer().

Оказывается, эта определяемая функции и есть первый (и только) параметр, который мы передаём в createServer() при вызове. Потому что в JavaScript функции могут быть переданы как параметр в другую функцию.

Передача функций в качестве параметра

Вы можете в качестве примера сделать что-то подобное:

Разберите пример внимательно! Здесь мы передаём функцию say как первый параметр функции execute. Не значение, которое возвращает функция say, а саму функцию say!

Таким образом, say становится локальной переменной someFunction внутри execute и execute может вызвать функцию в этой переменной вот так: someFunction() (то есть, добавив скобки).

Конечно же, так как say принимает один параметр (word), execute может передать какое-либо значение в качестве этого параметра, когда вызывает someFunction.

Мы можем, что мы и сделали, передать функцию как параметр в другую функцию. Но мы не обязаны применять этот косвенный способ, когда сначала определяется функция, а потом передаётся как параметр. Мы можем определить и передать функцию как параметр в другую функцию прямо на месте:

Мы определяем функцию, которую хотим передать в execute, прямо там, где у execute должен быть первый параметр.

Из-за того, что нам даже не надо давать имя этой функции, её называют анонимная функция.

Это первый проблеск, который я называю «продвинутый» JavaScript, но давайте всё по порядку. А сейчас давайте просто примем то, что в JavaScript мы можем передать функцию как параметр, когда вызываем другую функцию. Мы можем сделать это путём присвоения нашей функции переменной, которую му передаем, или путём определения функции для передачи на месте.

Как анонимная функция делает наш HTTP-сервер рабочим

С этими знаниями давайте вернемся назад к нашему минималистичному HTTP-серверу:

Сейчас должно быть ясно, что мы здесь делаем: передаём в функцию createServer анонимную функцию.

Мы можем добиться того же самого через рефакторинг нашего кода:

Может сейчас самое время спросить: Почему мы это делаем так?

Событийно-ориентированные обратные вызовы

Ответ на вопрос a) не так легко дать (по крайней мере для меня), и b) кроется в самой природе работы Node.js — это событийно-ориентированность, то, благодаря чему он работает так быстро.

Возможно, вы захотите занять немного своего времени и почитать отличный пост Felix Geisendörfer Понимание node.js, чтобы прояснить этот момент.

Все сводится к тому факту, что Node.js работает событийно-ориентированно. Ах да, я тоже до конца не понимаю, что это значит. Но я постараюсь объяснить, почему это так важно для тех, кто хочет писать веб-приложения в Node.js.

Когда вызываем метод http.createServer, мы, конечно, не только хотим иметь сервер, слушающий какой-то порт. Мы также хотим что-нибудь сделать, когда приходит HTTP-запрос на этот сервер.

Проблема состоит в асинхронности: запрос происходит в любой момент времени, в то время как у нас только один процесс, в котором запущен наш сервер.

Когда пишем PHP-приложения, мы не беспокоимся обо всем этом: всякий раз, когда приходит HTTP-запрос, веб-сервер (обычно Apache) ответвляет новый процесс специально для этого запроса и запускает соответствующий PHP-скрипт с нуля, который выполняется от начала до конца.

Когда приходит новый запрос на порт 8888, относительно потоков управления, мы находимся в середине нашей Node.js-программы. Как это понять, чтоб не помешаться?

Это как раз то, где событийно-ориентированный дизайн Node.js/JavaScript на самом деле помогает. Нам надо узнать некоторые новые понятия, чтобы досконально понять всё это.

Мы создаем сервер и передаём функцию в созданный им метод. Всякий раз, когда наш сервер получает запрос, переданная нами функция будет вызываться.

Мы не знаем, когда это произойдет, но у нас теперь есть место, где можем обрабатывать входящий запрос. Это наша переданная функция и не имеет значения, определили ли мы её сначала или передали анонимно.

Этот принцип называется обратный вызов или callback. Мы передаём в некоторый метод функцию и этот метод исполняет её, когда происходит связанное с методом событие.

По крайней мере для меня, это заняло некоторое время, чтобы понять. Просто почитайте блог Felix Geisendörfer снова, если вы всё ещё не уверены.

Давайте немного поиграем с этим новым понятием. Можем ли мы доказать, что наш код продолжает работать после создания сервера, даже если нет HTTP-запроса и callback-функция, переданная нами, не вызывается? Давайте попробуем:

Обратите внимание, что я использую console.log для вывода текста «Request received.», когда срабатывает функция onRequest (наш callback), а текст «Server has started.» — сразу после запуска HTTP-сервера.

Когда мы запустим этот код (как обычно, node server.js), он тут же выведет в командной строке «Server has started.». Всякий раз, когда мы делаем запрос нашему серверу (через переход по адресу http://localhost:8888/ в нашем браузере), в командной строке выводится сообщение «Request received.».

Объектно-ориентированный асинхронный серверный JavaScript с callback-ми в действии 🙂

(Обратите внимание, что наш сервер, возможно, будет выводить «Request received.» в консоль 2 раза при открытии страницы в браузере. Это происходит из-за того, что большинство браузеров будут пытаться загрузить фавикон по адресу http://localhost:8888/favicon.ico при запросе http://localhost:8888/)

Как наш сервер обрабатывает запросы

Хорошо, давайте быстро проанализируем остальной код сервера внутри тела нашей callback-функции onRequest().

Когда callback запускается и наша функция onRequest() срабатывает, в неё передаются 2 параметра: request и response.

Они являются объектами и вы можете использовать их методы для обработки пришедшего HTTP-запроса и ответа на запрос (то есть, просто что-то посылать по проводам обратно в браузер, который запрашивал ваш сервер).

И наш код делает именно это: Всякий раз, когда запрос получен, он использует функцию response.writeHead() для отправки HTTP-статуса 200 и Content-Type в заголовке HTTP-ответа, а функцию Response.Write() для отправки текста «Hello World» в теле HTTP-ответа.

И последнее, мы вызываем response.end() чтобы завершить наш ответ.

На данный момент, мы не заботимся о деталях запроса, поэтому мы не используем объект request полностью.

Выбор места для нашего серверного модуля

Я обещал, что мы вернёмся к организации нашего приложения. У нас есть код очень простого HTTP-сервера в файле server.js и я упоминал, что общепринято иметь главный файл с названием index.js, который используется для начальной загрузки и запуска нашего приложения, путём использования других модулей приложения (таких как наш модуль HTTP-сервера в server.js).

Давайте поговорим о том, как сделать server.js настоящим Node.js-модулем, чтобы его можно было использовать в нашем главном файле index.js.

Как вы могли заметить, мы уже использовали модули в нашем коде:

Где-то внутри Node.js живёт модуль под названием «http» и мы можем использовать его в нашем коде, путём подключения и присвоения его результата локальной переменной.

Это делает нашу локальную переменную объектом, содержащим в себе все публичные методы модуля http.

Общепринитая практика — использовать имя модуля для имени локальной переменной, но мы свободны в своём выборе делать, как нам нравится:

Теперь понятно, как использовать внутренние модули Node.js. А как создать свой собственный модуль и как его использовать?

Давайте выясним это, превратив наш скрипт server.js в настоящий модуль.

Оказывается, нам не надо менять слишком многое. Создание модуля означает, что нам нужно экспортировать какую-либо функциональность этого модуля в скрипт, который его вызывает.

Сейчас функционал нашего HTTP-сервера надо экспортировать, что довольно просто: скрипты, подключающие наш модуль сервера, просто запускают сервер.

Чтобы сделать это возможным, поместим код нашего сервера в функцию под название start и будем экспортировать эту функцию:

Теперь мы можем создать наш основной файл index.js, и запускать наш HTTP-сервер там, хотя код для сервера находится всё ещё в файле server.js.

Создаём файл index.js со следующим содержимым:

Как вы могли видеть, мы можем использовать модуль сервера просто как внешний модуль: вызвав этот файл и определив для него переменную, экспортированные функции становятся доступны нам.

Вот и всё. Сейчас мы можем запустить наше приложение через главный скрипт и он будет делать всё то же самое, что и раньше:

Великолепно — сейчас мы можем помещать различные части нашего приложения в разные файлы и связывать их вместе, посредством превращения их в модули.

До сих пор мы работали только с первой частью нашего приложения: получение HTTP-запроса. Но нам надо что-нибудь с ним делать. В зависимости от URL, запрошенного браузером у нашего сервера, мы должны реагировать по-разному.

В очень простом приложении мы могли бы делать это напрямую внутри callback-функции onRequest(). Но, как я говорил, давайте добавим немного больше абстракции, чтобы сделать наш пример интереснее.

Задание соответствия между разными HTTP-запросами и разными частями нашего кода называется «маршрутизация» («routing», роутинг). Давайте тогда создадим модуль под названием router.

Что необходимо для «роутера»?

Нам нужно иметь возможность скармливать запрошенный URL и возможные добавочные GET- и POST-параметры нашему роутеру и, с учётом этого, роутер должен определять, какой код выполнять (этот код есть третья составляющая нашего приложения: коллекция обработчиков запросов, делающие необходимую работу по определённому запросу).

Итак, нам надо рассматривать HTTP-запрос и извлекать запрошенный URL, а также GET/POST-параметры. Можно поспорить, должен ли этот код быть частью роутера или сервера (или даже своего собственного модуля), но давайте сейчас пока просто сделаем его частью сервера.

Вся необходимая нам информация доступна через объект request, который передается в качестве первого параметра нашей callback-функции onRequest(). Чтобы интерпретировать эту информацию, нам необходимо добавить кое-какие Node.js-модули, а именно url и querystring.

Модуль url поддерживает методы, которые позволяют нам извлекать различные части URL (такие как запрошенный путь (URL path) и строка параметров запроса (query string)), а querystring в свою очередь, используется для парсинга строки параметров запроса (query string):

Конечно, мы также можем использовать querystring для парсинга тела POST-запроса, как мы увидим далее.

Давайте сейчас добавим в нашу функцию onRequest() логику, необходимую для извлечения пути URL (pathname), запрошенного браузером:

Замечательно. Теперь наше приложение может различать запросы на основе запрошенного пути URL. Это позволяет нам направлять запросы нашим обработчикам запросов в зависимости от пути URL, используя наш роутер. Таким образом, мы можем строить наше приложение RESTful-путём, потому что теперь можем реализовать интерфейс, следующий принципам Идентификации ресурсов (смотри статью в википедии REST для справки).

В контексте нашего приложения, это означает, что мы сможем обрабатывать запросы с URL /start и /upload разными частями нашего кода. Скоро мы увидим, как всё соединяется вместе.

Теперь самое время написать наш роутер. Создаём новый файл под названием router.js со следующим содержимым:

Конечно этот код ничего не делает, но сейчас этого достаточно. Давайте сначала посмотрим, как скрепить этот роутер с нашим сервером до того как поместим больше логики в роутер.

Нашему HTTP-серверу необходимо знать о роутере и использовать его. Мы могли бы жёстко прописать эти зависимости в нашем сервере, но, так как мы знаем только сложные способы из нашего опыта в других языках программирования, мы сделаем слабосвязанную зависимость сервера и роутера через внедрение этих зависимостей (можете почитать отличный пост Мартина Фаулера по внедрениям зависимости на английском языке или статью в Википедии на русском языке для дополнительной информации).

Для начала, расширим нашу серверную функцию start(), чтобы дать нам возможность передавать функцию route() как параметр:

Теперь расширим наш index.js соответственно, то есть внедрим функцию route() нашего роутера в сервер:

Мы опять передаём функцию, которая не является чем-то новым для нас.

Если мы сейчас запустим наше приложение (node index.js, как обычно) и запросим какой-нибудь URL, вы сможете увидеть в консоли, что наш HTTP-сервер использует наш роутер и передает ему запрошенный pathname:

(Я опустил слегка надоедливый вывод для запроса /favicon.ico)

Исполнение королевских постановлений в царстве глаголов

Позвольте мне ещё раз побродить вокруг и около и снова поговорить о функциональном программировании.

Передача функций связана не только с техническими соображениями. Относительно разработки программного обеспечения это — почти философия. Просто подумайте: в нашем index-файле мы могли бы передавать объект router в наш сервер и сервер мог бы вызывать функцию route этого объекта.

Этим способом мы бы передавали нечто и сервер использовал бы это нечто, чтобы сделать что-то. Эй, роутер, не могли бы вы показать мне маршрут?

Но серверу не нужно нечто. Ему нужно только получить что-то сделанное, а чтоб получить уже что-то сделанное, вам не нужно нечто совсем, вам необходимо действие. Вам не нужно существительное, вам нужен глагол.

Понимание фундаментальных умозаключений, которые лежат в основе этой идеи, позволило мне действительно понять функциональное программирование.

Я понял это, когда читал шедевр Стива Йегге Execution in the Kingdom of Nouns (частичный перевод на русский Исполнение королевских постановлений в царстве существительных). Почитайте это обязательно. Это одно из лучших произведений о программировании, которое я когда-либо имел удовольствие встречать.

Роутинг реальных обработчиков запроса

Вернёмся к делу. Наш HTTP-сервер и наш роутер запросов сейчас — лучшие друзья, и общаются друг с другом так, как мы хотели.

Конечно, этого недостаточно. «Роутинг» подразумевает, что мы хотим обрабатывать запросы на разные URL по-разному. Мы хотели бы иметь «бизнес-логику» для запросов к /start в одной функции, а для запросов к /upload в другой.

Прямо сейчас мы закончим с нашим роутером. Роутер не место на самом деле, чтобы делать что-то с запросами, потому что будет плохо масштабироваться, а наше приложение будет становиться сложнее.

Давайте эти функции, в которые направляются запросы, назовём обработчиками запросов. И давайте возьмёмся за них сейчас, потому что делать что-либо с роутером сейчас пока не имеет смысла.

Новая часть приложения, новый модуль — здесь никаких сюрпризов. Создадим модуль под названием requestHandlers, добавим болванки функций для каждого обработчика запроса и экспортируем их как методы модуля:

Это позволяет нам связать обработчики запросов с роутером, давая нашему роутеру что-нибудь маршрутизировать.

В этот момент мы должны принять решение: захардкодить использование модуля requestHandlers в роутере или мы хотим ещё немного внедрения зависимостей? Хотя внедрение зависимостей, как и любой другой паттерн, не должен использоваться только ради того, чтобы быть использованным, в нашем случае имеет смысл сделать слабосвязанную пару роутера и обработчиков запроса и, таким образом, сделать роутер действительно многоразовым.

Это означает, что нам нужно передавать обработчики запросов из нашего сервера в наш роутер, но это немного неправильно, поэтому мы должны пройти весь путь и передать их в сервер из нашего главного файла, а также — оттуда передавать в роутер.

Как мы собираемся передать их? Сейчас у нас есть два обработчика, но в реальном приложении это число будет увеличиваться и меняться. И мы уверены, что не хотим возиться с роутером каждый раз, когда добавляется новый URL + обработчик запроса. И какие-нибудь if запрос == x then вызвать обработчик y в роутере будут более чем убоги.

Переменное число элементов и каждому соответствует строка (запрашиваемый URL)? Так, похоже на ассоциативный массив, это наиболее подходящее.

Это решение немного разочаровывает тем фактом, что JavaScript не поддерживает ассоциативные массивы. Или нет? Оказывается в действительности, если нам нужны ассоциативные массивы, мы должны использовать объекты!

Об этом есть хорошее введение http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163419.aspx. Позвольте мне процитировать подходящую часть:

В C++ или C#, когда мы говорим об объектах, мы ссылаемся на экземпляры классов или структуры. Объекты имеют разные свойства и методы, в зависимости от шаблонов (классов), экземплярами которых они являются. Но не в случае с JavaScript-объектами. В JavaScript, объекты — это просто коллекция пар имя/значение — JavaScript-объект — это как словарь со строковыми ключами.

Если JavaScript-объекты это просто коллекции пар имя/значение, как тогда у них могут быть методы? Итак, значения могут быть строками, числами и т.д. или функциями!

Хорошо, наконец-то возвращаемся к нашему коду. Мы решили, что мы хотим передать список из requestHandlers как объект и, для того, чтобы достичь слабое связывание, мы хотим внедрить этот объект в route().

Начнём с добавления объекта в наш главный файл index.js:

Хотя handle — это больше из разряда «нечто» (коллекция обработчиков запроса), я, всё-таки, предлагаю называть его глаголом, потому что в результате это будет функциональное выражение в нашем роутере, как вы скоро увидите.

Как вы можете видеть, это действительно просто — назначать различные URL соответствующему обработчику запроса: просто добавляя пару ключ/значение из «/» и requestHandlers.start, мы можем выразить красивым и аккуратным способом, что не только запросы к «/start», но также и запросы к «/» должны быть обработаны обработчиком start.

После определения объекта мы передали его в сервер как дополнительный параметр. Изменим наш server.js, чтобы использовать его:

Мы добавили параметр handle в функцию start() и передаём объект handle в callback-функцию route() в качестве перового параметра.

Соответственно, изменим функцию route() в нашем файле router.js:

Что мы здесь делаем — мы проверяем, существует ли обработчик запроса для данного пути, и если существует, просто вызываем соответствующую функцию. Из-за того, что мы имеем доступ к нашим функциям обработчиков запроса из нашего объекта просто, как если бы имели доступ к элементу ассоциативного массива, у нас есть это прекрасное выражение handle[pathname]();, о котором говорилось ранее: «Пожалуйста, handle этот pathname».

Хорошо, это всё, что нужно, чтобы связать сервер, роутер и обработчики запроса вместе! При запуске нашего приложения и запроса http://localhost:8888/start в браузере, мы можем убедиться, что надлежащий обработчик запроса действительно был вызван:

Так же открываем http://localhost:8888/ в нашем браузере и убеждаемся, что эти запросы в самом деле обрабатываются обработчиком запросов start:

Создание ответа обработчиков запроса

Замечательно. Вот только если бы обработчики запроса могли отправлять что-нибудь назад браузеру, было бы ещё лучше, правильно?

Вспомните, «Hello World», который выводит ваш браузер в запрошенной странице, всё ещё исходит от функции onRequest в нашем файле server.js.

«Обработка запроса» подразумевает «ответ на запросы» в конце концов, поэтому необходимо дать возможность нашим обработчикам запроса общаться с браузером так же, как это делает функция onRequest.

Как делать не надо

Прямой подход, который мы захотим использовать как разработчики с опытом в PHP или Ruby, на самом деле ложный: он может прекрасно работать, иметь большой смысл, а потом, когда мы этого не ждём, неожиданно всё развалится.

Под «прямым подходом» я подразумеваю использование в обработчиках запроса return «» для контента, который надо показать пользователю, и отправлять этот ответ в функцию onRequest назад пользователю.

Давайте просто сделаем это и тогда увидим, почему это не такая уж и хорошая идея.

Мы начнём с обработчиков запроса и заставим их возвращать то, что хотели бы показать в браузере. Нам надо изменить requestHandlers.js вот так:

Хорошо. Также, роутер должен вернуть серверу то, что обработчики запроса вернули ему. Поэтому надо отредактировать router.js так:

Как видим, возвращается некоторый текст «404 Not found», если запрос не может быть маршрутизирован.

И самое последнее, но не менее важное, нам нужен рефакторинг нашего сервера, чтобы заставить его отвечать браузеру с контентом обработчиков запроса, возвращаемых через роутер. Трансформируем server.js в:

Если запустим наше написаное приложение, всё будет работать замечательно: запрос http://localhost:8888/start выдаст в браузере результат «Hello Start», запрос http://localhost:8888/upload даст нам «Hello Upload», а http://localhost:8888/foo выведет «404 Not found».

OK, тогда в чём проблема? Короткий ответ: потому что мы столкнемся с проблемами, если один из обработчиков запроса захочет использовать неблокирующую операцию в будущем.

Подробный ответ займёт немного больше времени.

Блокирование и неблокирование

Как было сказано, проблемы будут возникать, когда мы добавим неблокирующие операции в обработчики запроса. Давайте сначала поговорим о блокирующих, а потом уже о неблокирующих операциях.

Вместо того, чтобы объяснять, что такое «блокирование» и «неблокирование», давайте продемонстрируем себе, что произойдёт, если мы добавим блокирующую операцию в наши обработчики запроса.

Для этого модифицируем обработчик запроса start так, чтобы он ждал 10 секунд до того как вернёт свою строку «Hello Start». В JavaScript нет такой штуки как sleep(), поэтому мы будем использовать хитрый хак.

Пожалуйста, измените requestHandlers.js как описано далее:

Просто объясню, что этот код делает: когда функция start() вызвана, Node.js ожидает 10 секунд и только тогда возвращает «Hello Start». Когда вызывается upload(), она выполняется немедленно, как и раньше.

(Конечно, вы уже поняли, вместо засыпания на 10 секунд, в start() могут быть реальные блокирующие операции, такие как сложные длительные вычисления.)

Давайте посмотрим, что поменялось.

Как обычно, нам надо перезапустить сервер. На этот раз я попрошу вас следовать немного более сложному «протоколу», чтобы увидеть, что произошло: во-первых, откройте браузер или таб. В первом окне браузера, введите, пожалуйста, http://localhost:8888/start в адресную строку, но не переходите пока по этому адресу!

В адресную строку второго окна браузера введите http://localhost:8888/upload и снова не переходите по адресу.

Теперь сделайте, как описано далее: нажмите клавишу Enter в первом окне («/start»), а затем быстро переключитесь на второе окно («/upload») и нажмите тоже Enter.

Что вы будете наблюдать: URL /start потребуется 10 секунд для загрузки, как мы и ожидали. Но URL /upload так же потребуется 10 секунд на загрузку, хотя в соответствующем обработчике запроса нет sleep()!

Почему? Потому что start() содержит блокирующую операцию. Like in «it’s blocking everything else from working».

И в этом проблема, потому что, как говорят: «В node всё работает параллельно, за исключением вашего кода».

Это значит, что Node.js может обрабатывать одновременно множество вещей, но при этом не разделяет всё на отдельные потоки — Node.js однопоточный. Он делает это, запуская цикл событий, а мы, разработчики, можем использовать это — мы должны избегать блокирующих операций, где это возможно, и использовать неблокирующие операции вместо них.

Но для этого нам надо использовать обратные вызовы, передавая функции внутри тех функций, которые могут сделать то, что занимает некоторое время (как, например, sleep() на 10 секунд или запрос к базе данных или какое-то дорогостоящее вычисление.)

Таким образом, мы как бы говорим: «Эй, возможноДолгаяФункция(), пожалуйста, сделай вот это, но я, однопотоковый Node.js, не собираюсь ждать здесь, пока ты закончишь, я продолжу выполнение строчек кода ниже тебя, а ты возьми пока вот эту функцию callbackFunction() и вызови её, когда всё сделаешь. Спасибо!»

(Если хотите почитать об этом более подробно, пожалуйста посмотрите пост Mixu на Understanding the node.js event loop.)

И мы сейчас увидим, почему способ, которым мы создали «обработчик запроса обрабатывающий ответ» в нашем приложении не позволит правильно использовать неблокирующие операции.

Ещё раз давайте попробуем испытать проблему на своей шкуре, модифицировав наше приложение.

Мы снова используем наш обработчик запроса start. Пожалуйста, измените его следующим образом (файл requestHandlers.js)

Как можно видеть, мы просто внедрили новый модуль Node.js child_process. Мы сделали так, потому что это позволит нам использовать очень простую, но полезную неблокирующую операцию: exec().

Что делает exec() — она выполняет shell-команду внутри Node.js. В этом примере мы собираемся использовать её, чтобы получить список всех файлов в текущей директории («ls -lah»), позволяя нам отобразить этот список в браузере пользователя, запросившего URL /start.

Что делает этот код: создает новую переменную content (с начальным значением «empty»), выполняет «ls -lah», заполняет переменную результатом и возвращает её.

Как обычно, запустим наше приложение и посетим http://localhost:8888/start.

Которая загрузит нам красивую страничку со строкой «empty». Что тут не так?

Ну, как вы уже догадались, exec() делает свою магию в неблокирующий манере. Это хорошая штука, потому что таким образом мы можем выполнять очень дорогостоящие shell-операции (как, например, копирование больших файлов или что-то подобное), не заставляя наше приложение полностью останавливаться, пока блокирующая sleep-операция не выполнится.

Если хотите удостовериться, замените «ls -lah» на более дорогостоящую операцию «find /»).

Но мы не совсем довольны своей элегантной неблокирующей операцией, когда наш браузер не отображает её результат, не так ли?

Давайте тогда пофиксим это. Давайте попытаемся понять, почему текущая архитектура не работает.

Проблемой является то, что exec(), чтобы работать без блокирования, использует callback-функцию.

В нашем примере это анонимная функция, которая передаётся как второй параметр в функцию exec():

И здесь лежит корень нашей проблемы: наш собственный код исполняется синхронно, что означает, что сразу после вызова exec(), Node.js продолжит выполнять return content;. К этому моменту content ещё «empty», из-за того, что callback-функция, переданная в exec(), до сих пор не вызвана — потому что операция exec() асинхронная.

Теперь «ls -lah» — очень недорогая и быстрая операция (если только в директории не миллион файлов). Именно поэтому callback вызывается относительно оперативно — но это, всё же, происходит асинхронно.

Использование более дорогостоящих команд делает это более очевидным: «find /» занимает около 1 минуты на моей машине, но если я заменяю «ls -lah» на «find /» в обработчике запроса, то я всё ещё немедленно получаю HTTP-ответ, когда открываю URL /start. Ясно, что exec() делает что-то в фоновом режиме, пока Node.js продолжает исполнять приложение и мы можем предположить, что callback-функция, которую мы передали в exec(), будет вызвана только когда команда «find /» закончит выполняться.

Но как нам достичь нашей цели, то есть, показать пользователю список файлов в текущей директории?

Теперь, после изучения вопроса о том, как делать не надо, давайте обсудим, как заставить наши обработчики запроса реагировать на запросы браузера правильно.

Ответ обработчиков запроса с неблокирующими операциями.

Я употребил фразу «правильный способ». Опасная вещь. Довольно часто не существует единого «правильного способа».

Но одним из возможных решений для этого является, как это часто бывает с Node.js, передача функции внутри. Давайте рассмотрим это.

Сейчас наше приложение способно транспортировать контент (который обработчики запроса хотели бы показать пользователю) от обработчиков запроса к HTTP-серверу, возвращая его через слои приложения (обработчик запроса -> роутер -> сервер).

Наш новый подход заключается в следующем: вместо доставки контента серверу мы будем сервер доставлять к контенту. Чтобы быть более точным, мы будем внедрять объект response (из серверной callback-функции onRequest()) через роутер в обработчики запроса. Обработчики смогут тогда использовать функции этого объекта для ответа на сами запросы.

Достаточно разъяснений. Вот — пошаговый рецепт изменения нашего приложения.

Начнём с нашего server.js:

Вместо ожидания возврата значения от функции route(), мы передаём наш объект response в качестве третьего параметра. Кроме того, мы удалили всякие вызовы методов response из обработчика onRequest(), потому что мы рассчитываем, что route позаботится об этом.

Далее идёт router.js:

Та же схема: вместо ожидания возврата значения от наших обработчиков события, мы передаём объект respond.

Если обработчик запроса не может быть использован, мы заботимся об ответе с надлежащим заголовком «404» и телом ответа.

И последнее, но не менее важное, мы модифицируем requestHandlers.js:

Наши функции-обработчики должны принять параметр response и использовать его, чтобы ответить на запрос напрямую.

Обработчик start будет отвечать изнутри анонимного обратного вызова exec(), а обработчик upload будет всё ещё выдавать «Hello Upload», но теперь посредством объекта response.

Если вы запустили наше приложение снова (node index.js), всё должно работать как и ожидалось.

Если хотите убедиться, что дорогостоящая операция в /start больше не будет блокировать запросы на /upload, модифицируйте ваш requestHandlers.js как показано далее:

Благодаря этому, HTTP-запросы к http://localhost:8888/start будут занимать не менее 10 секунд, но запросы к http://localhost:8888/upload будут получать ответ немедленно, даже если /start всё ещё занят вычислениями.

Сделаем что-нибудь полезное

До сих пор мы делали всё прекрасно и изысканно, но мы не создали ничего значимого для клиентов нашего супер-сайта.

Наш сервер, роутер и обработчики запроса находятся на своих местах, таким образом, теперь мы можем начать добавлять контент на наш сайт, который позволяет нашим пользователям выбирать файл, загружать его и просматривать загруженный файл в браузере. Для простоты будем полагать, что через наше приложение будут загружаться и показываться только файлы картинок.

OK, давайте шаг за шагом, но с разъяснением больших техник и принципов JavaScript, и в то же время, давайте немного ускоримся. Автору слишком нравится слушать самого себя.

Здесь «шаг за шагом» означает примерно 2 шага: сначала мы посмотрим как обрабатывать входящие POST-запросы (но не загрузку файла), и на втором шаге мы используем внешний модуль Node.js для обработки загрузки файла. Я выбирал этот подход по двум причинам.

Во-первых, обрабатывать базовые POST-запросы относительно просто в Node.js, но для обучения это — достаточно стоящее упражнение.
Во-вторых, обработка загрузки файла (к примеру, multipart POST-запросы) это не так просто в Node.js, поэтому выходит за рамки этого учебника, но пример использования для этого внешнего модуля имеет смысл включить в учебник для начинающих.

Обработка POST-запросов

Давайте сделаем попроще: предоставим текcтовое поле, которое может быть заполнено пользователем и отправлено на сервер в POST-запросе. После получения и обработки этого запроса мы отобразим содержимое текстового поля.

HTML-код для формы текстового поля должен формировать наш обработчик запроса /start, так давайте сразу же добавим его в файл requestHandlers.js:

Если теперь этот код не выиграет Webby Awards, то я не знаю, какой сможет. Вы должны увидеть эту очень простую форму, когда запросите http://localhost:8888/start в вашем браузере. Если это не так — возможно, вы не перезагрузили приложение.

Я уже слышу вас: помещать содержимое представления прямо в обработчик запроса некрасиво. Тем не менее, я решил не включать этот дополнительный уровень абстракции (то есть, разделение представления и логики) в наш учебник, потому что, я думаю, что это не научит нас чему-нибудь стоящему в контексте JavaScript или Node.js.

Давайте лучше использовать появившееся окно для более интересных проблем, то есть, обработки POST-запроса в нашем обработчике запроса /upload при отправке этой формы пользователем.

Теперь, когда мы стали экспертными новичками, мы уже не удивляемся тому факту, что обработка POST-данных делается в неблокирующей манере, через использование асинхронных callback-ов.

Это имеет смысл, потому что POST-запросы могут быть потенциально очень большими — ничто не мешает пользователю ввести текст размером в несколько мегабайтов. Обработка всего массива данных за один раз может привести к блокирующей операции.

Чтобы сделать весь процесс неблокирующим, Node.js обслуживает POST-данные небольшими порциями, а callback-функции вызываются при определённых событиях. Эти события — data (когда приходит новая порция POST-данных) и end (когда все части данных были получены).

Надо сообщить Node.js, какие функции вызывать, когда эти события произойдут. Это делается путём добавления слушателей (listeners) в объект request, который передаётся в нашу callback-функцию onRequest, когда HTTP-запрос получен.

В основном, это выглядит так:

Возникает вопрос, где реализовать эту логику. В настоящее время мы можем получить доступ к объекту request только в нашем сервере — мы не передаём его в роутер и в обработчики запроса, как делаем это с объектом response.

На мой взгляд, это работа HTTP-сервера — предоставлять приложению все данные из запросов. Поэтому я предлагаю обрабатывать POST-данные прямо в сервере и передавать конечные данные в роутер и обработчики запроса, которые сами решат, что с ними делать.

Таким образом, идея — в том, чтобы поместить обратные вызовы событий data и end в сервер, собирать все куски POST-данных в data и вызывать роутер при получении события end, пока идёт передача собранных порций данных в роутер, который в свою очередь передаёт их в обработчики запроса.

Начинаем с server.js:

Здесь, в основном, мы сделали три вещи: во-первых, определили, что ожидаем полученные данные в кодировке UTF-8, затем добавили слушатель для события «data», который шаг за шагом заполняет нашу новую переменную postData всякий раз, когда прибывает новая порция POST-данных, и далее — переходим к вызову нашего роутера в обратном вызове события end, чтобы убедиться, что вызов происходит, когда все POST-данные собраны. Мы также передаём POST-данные в роутере, потому что они нам понадобятся в обработчиках запроса.

Добавление логирования в консоли для каждой порции полученных данных — возможно, плохая идея для конечного кода (мегабайты POST-данных, помните?), но это имеет смысл, чтобы посмотреть, что происходит.

Я предлагаю немного поиграться с этим. Поместите в текстовое поле сначала немного текста, а потом больше, и вы увидите, что для больших текстов обратный вызов data действительно вызывается несколько раз.

Давайте добавим ещё больше крутизны в наше приложение. На странице /upload мы будем показывать принятый контент. Чтобы сделать это возможным, нам необходимо передавать postData в обработчики запроса. В router.js:

И в requestHandlers.js мы включаем эти данные в нашем ответе обработчика запроса upload:

Вот и всё, теперь мы можем получить POST-данные и использовать их в наших обработчиках запроса.

И последнее по этой теме: то, что мы передаём в роутер и обработчики запроса, является полным телом нашего POST-запроса. Мы, вероятно, захотим использовать индивидуальные поля, составляющие POST-данные, в нашем случае значение поля text.

Мы уже читали про модуль querystring, который поможет нам с этим:

Это всё, что можно сказать про обработку POST-данных в рамках учебника для начинающих.

Обработка загрузки файлов

Давайте примемся за последний пункт нашего списка задач. Мы планировали дать возможность пользователям загружать файлы картинок и отображать загруженные картинки в браузере.

В 90-х это могло бы быть квалифицировано как бизнес модель для IPO, сейчас же этого достаточно, чтобы научить нас двум вещам: как установливать внешнии библиотки Node.js и как их использовать в нашем коде.

Внешний модуль, который мы собираемся использовать, node-formidable от Felix Geisendörfer. Этот модуль поможет нам абстрагироваться от мерзких деталей парсинга входящих файловых данных. В конце концов, обработка входящих файлов это не что иное, как «просто» обработка POST-данных, но, в действительности, дьявол кроется в деталях, поэтому в нашем случае имеет смысл использовать готовое решение.

Чтобы использовать код Феликса, соответствующий модуль Node.js должен быть инсталлирован. На борту Node.js есть собственный менеджер пакетов, называемый NPM. Он позволяет нам инсталировать внешние модули Node.js в очень удобной форме. С учетом установленного Node.js, всё сводится к

в нашей командной строке. Если вы в конце увидели следующее:

. это значит — всё хорошо.

Модуль formidable теперь доступен в нашем коде — всё, что нужно, это просто запросить его как один из тех модулей, которые мы использовали ранее:

По сути, formidable делает форму, отправленную через HTTP POST, доступной для парсинга в Node.js. Всё, что нам надо — это создать новый экземпляр объекта IncomingForm, который является абстракцией отправленной формы и может быть использован для парсинга объекта request нашего HTTP-сервера, для полей и файлов, отправленных через эту форму.

Пример кода со страницы проекта node-formidable показывает, как разные части сочетаются друг с другом:

Если вы поместите этот код в файл и исполните его посредством node, вы сможете отправлять простые формы, включая загрузку фото, и увидите, как организован объект files, который передавался в callback, определенном в вызове form.parse.

Чтобы выполнить последний пункт нашей задачи, мы должны включить логику парсинга форм модуля formidable в структуру нашего кода, плюс ко всему, надо разобраться, как отдавать контент загруженного файла (который сохранен в директории /tmp) браузеру.

Давайте сначала решим последнюю задачу: если имеется файл картинки на вашем локальном диске, что сделать, чтобы передать его браузеру?

Мы, очевидно, собираемся считать содержимое этого файла в наш Node.js-сервер, и неудивительно, что для этого имеется соответствующий модуль под названием fs.

Давайте добавим ещё один обработчик запроса для URL /show, который будет «захардкоженно» показывать содержимое файла /tmp/test.png. Конечно же, имеет смысл в первую очередь поместить реальную png-картинку в этот каталог.

Мы собираемся изменить requestHandlers.js, как показано далее:

Также, надо преобразовать новый обработчик запроса в URL вида /show в файле index.js:

Перезапускаем сервер, открываем http://localhost:8888/show в браузере и видим картинку /tmp/test.png.

Хорошо. Всё, что нам надо теперь — это:

• добавить поле для загрузки файлов в форму, находящуюся по адресу /start,
• интегрировать node-formidable в обработчик запроса upload, чтобы сохранять загруженные файлы в /tmp/test.png,
• внедрить загруженную картинку в HTML, отдаваемый по URL /upload.

Первый шаг — простой. Нам надо добавить тип кодировки multipart/form-data в нашу HTML-форму, удалить текстовое поле, добавить поле загрузки файла и поменять текст кнопки отправки формы на «Upload file». Давайте просто сделаем это в файле requestHandlers.js:

Замечательно. Следующий шаг — немного более сложный, конечно. Первая проблема следующая: мы хотим обрабатывать загрузку файлов в нашем обработчике запроса upload, и тут надо будет передать объект request при вызове form.parse модуля node-formidable.

Но всё, что у нас есть — это объект response и массив postData. Грустно. Похоже, что придётся передавать каждый раз объект request из сервера в роутер и обработчик запроса. Может быть, имеется более элегантное решение, но этот способ может делать работу уже сейчас.

Давайте полностью удалим всё, что касается postData в нашем сервере и обработчиках запроса — он нам не нужен для обработки загрузки файла и, мало того, — даже создает проблему: мы уже «поглотили» события data объекта request в сервере, а следовательно, form.parse, которому так же надо поглащать эти события, не сможет получить больше данных (потому что Node.js не буферизирует данные).

Начнём с server.js — удалим обработку postData и строку с request.setEncoding (node-formidable сам всё сделает) и передадим request в роутер:

Следующий — router.js — мы больше не передаём postData, а вместо этого передаём request:

Теперь объект request может быть использован в функции обработчика запроса upload. node-formidable будет заниматься сохранением загруженного файла в локальный файл /tmp, но, конечно, мы сами должны сделать, чтобы этот файл переименовывался в /tmp/test.png. Да, мы придерживаемся действительно простых вещей и принимаем, что могут загружаться только PNG-картинки.

Имеется небольшая дополнительная сложность в логике переименования: Windows-реализации Node.js не нравится, когда пытаются переименовать существующий файл, вот почему нам необходимо удалять файл в случае ошибки.

Давайте добавим в requestHandlers.js код управления загрузкой файла и переименованием:

Вот и всё. Перезапускаем сервер, и последний пункт нашей задачи реализован. Выбираем локальную PNG-картинку с диска, загружаем на сервер и видим её на нашей веб-страничке.

Выводы и перспективы

Поздравляю, наша миссия выполнена! Мы написали простое, уже полностью готовое web-приложение на Node.js. Мы поговорили о server-side JavaScript, функциональном программировании, блокирующих и неблокирующих операциях, callback-ах, событиях, обычаях, внутренних и внешних модулях и о многом другом.

Конечно, имеется много вещей, которые мы не обсудили: как общаться с базой данных, как писать unit-тесты, как создавать внешние модули, с возможностью инсталяции через NPM или даже что-нибудь простое, например, как обрабатывать GET-запросы.

Но это судьба каждого учебника, предназначенного для начинающих — нельзя расказать о всех аспектах во всех деталях.