Node.js与ES6

什么是 Node.js

根据前面一些文档的内容，我们大概了解到 JavaScript 是一种前端语言，可以赋予静态的网页丰富的动态效果，换句话说，JavaScript 运行在浏览器中，能够访问的只有一个页面上的内容，以及浏览器提供的 API。Node.js 基于 V8 引擎和一些系统库，创建了一个 JavaScript 的运行时环境，使得 JavaScript 能够独立于浏览器在系统上直接运行，并且访问系统的多种接口。

V8 引擎的高效使得基于 Node.js 的程序可以有极高的运行效率，同时 JavaScript 的一些特性在编写部分服务端程序时有独特的好处。

Node.js 的运行机制与浏览器中极为相似，主要的区别体现在于运行环境和所能访问的 API 不同，因此以下将尽量不会涉及语法细节。

Node.js 使用场景

Node.js 是 JavaScript / TypeScript 语言的主要开发环境，常见的场景至少包括：

后端开发

Node.js 可以直接运行，由于包含相关的系统库，Node.js 可以读写文件、监听网络等，这就使得 Node.js 可以作为后端开发的选择，常见的框架为 Express.js。

前端开发

尽管前端的运行环境是浏览器而非 Node.js，但 Node.js 提供了与浏览器基本相同的机制，同时提供了编译、打包等能力，因此在前端开发中，往往使用 TypeScript 进行开发，在 Node.js 环境中完成编译和打包后，将生成的打包文件部署在前端。常用的框架有 React.js、Vue.js 等。

值得一提的是，这里的编译并不仅仅包括 TypeScript 到 JavaScript 的编译，由于用户使用的浏览器种类和版本无法确定，为了提供尽可能好的兼容性，同时保留较好的开发体验，常常使用 Babel 等工具将代码转换为较低版本 JavaScript 兼容的语法。

原生应用开发

除了可以进行网页开发，Node.js 还可以通过 React Native、Electron 等框架编写原生应用，提供与网页开发相似的开发体验。但需要注意的是这种应用的逻辑处理仍然依赖于 JavaScript 运行时，因此其运行效率与平台相关（指 iOS 会限制 JIT 的使用并导致速度相对较慢）。

JIT (Just In Time，即时编译)

JavaScript 的多种运行时都支持 JIT，同时也支持以解释器方式运行。

使用 JIT 时，运行时首先分析 JavaScript 代码并转换为字节码，在这个过程中会尝试进行优化，通常而言可以显著提高 JavaScript 的运行效率，但同时也会增加很多内存开销（Chrome: ?）。如果代码中有较多性能开销大且难以被分析和优化的代码（通常是由于类型难以判断），则很容易导致 JIT 的效果下降，这样会导致代码运行效率降低。

安装

我们提供了不同平台的Node.js安装教程：

在使用包管理器安装时请注意，安装包中可能包含 npm 即 Node.js package manager 是 Node.js 默认的包管理器，如果此处没有安装也没有关系，我们会在下节中详细解释这个问题。

Node.js 运行

Node.js 的运行与 Python 十分相似，可以使用 REPL（英文：read-eval-print-loop，即交互式命令行）或者脚本的方式，甚至还有人搞过对标 IPython 的 IJavaScript ~~（不过凉了）~~。

REPL：在命令行输入 node 就可以打开一个交互式界面，就如同你在学习 JavaScript 时使用浏览器调试工具那样，但是 Node.js 并不能像在浏览器中那样对打印出来的对象做复杂的操作，当然考虑到这是在 CLI 中，缺少类似的操作并不奇怪。
- 与浏览器不同的另一点是，你可以使用类似 .exit 的语句进行一些非 JavaScript 的操作，如退出 Node.js（当然也可以使用两次 Ctrl+C 或者一次 Ctrl+D 来退出）。
脚本：与 Python 类似，使用 node xxx.js 来执行一个脚本（但是实际操作中这个行为也会被封装，同样会在下一节中解释）。

Node.js 模块化

在之前的 JavaScript 基础章节中并没有提及 JavaScript 有什么模块化或者包管理的东西，这是因为在前端开发中，要么将用到的模块通过 Node.js 全部打包（关于打包将在后续提及），要么通过 CDN 引入。例如，通过 CDN 引入第三方模块时，可以在 HTML 中添加：

<script src="https://unpkg.com/axios/dist/axios.min.js"></script>

当该脚本加载完成后，在浏览器全局对象 window 中会添加属性 axios，也即成为全局变量，在其他代码中可直接使用。这是早期 JavaScript 的问题，通过全局变量解决一切问题，大家在程设中想必~~这么做过~~知道这样做是不好的。

这个问题早在 ECMA 制定 ES6 标准引入 ES6 Module 前就广泛存在了，因此社区早已提出了多种解决方案，主要有 CommonJS、AMD、CMD 几种。后两种现在已经很少出现，而 CommonJS 的主要实践者正是 Node.js。因此当运行 Node.js 项目时，如果在版本低于 ES6 的情况下使用 ES6 Module（即使用 import、export）方法就会报错。不过好在我们可以选择使用 ES6 及以上版本，或者使用 Babel（见资源链接）实现兼容，因此我们将主要使用 ES6 Module 来管理模块。

ES6 Module

从一个文件中导出变量、函数、类型等内容的方法为：

// 文件名 export.js
// 导出值 value
export { value };
// 导出值 value 并重命名为 aliasNameOfValue
export { value as aliasNameOfValue };
// 以下两句等价
export { value as default };
export default value;

// 对于 TypeScript，可以通过以下方式导出类型
// 二者的区别是前一个可以确保这一行内容不会出现在编译结果中
export type { type };
export { type };

引入模块的方式则为：

// 注意这里并不需要指定后缀名，更多的细节请见下节
import { value } from './export';
// 引入值并起别名
import { value as aliasNameOfValue } from './export';
// 以下两句等价
import { default as value } from './export';
import value from './export';
// 将 ./export 中的所有导出都导入，并作为对象 someModule
import * as someModule from './export';
someModule.value === value;

如果需要引入再导出，可以简写为：

export { value } from './export';

npm

npm 即 Node.js package manager，是 Node.js 默认的包管理工具，按照上节所说的方法安装 Node.js 时，应当已经安装了 npm，可以通过 npm -v 来检查 npm 是否已安装成功。

Node.js 的包管理

新建一个文件夹并执行 npm init 命令，根据提示填写字段后，我们看到文件夹中多了一个名为 package.json 的文件，这个文件记录了当前项目的基本信息，如项目名称、描述、版本、证书，以及可能用到的一些操作，还有当前项目的依赖信息，这些信息的作用将在后面说明。

Node.js 的模块查找

上节说到了如何在 Node.js 中引用其他文件导出的模块，但是上节给出的例子都是从相对路径中引入，引入内置或第三方模块时，应当按照如下方式：

import fs from 'fs';           // 内置文件系统模块
import express from 'express'; // 一个 web 服务器模块

这并不是相对或绝对的路径，这就要提到 Node.js 寻找模块的逻辑。

对于内置模块，在编译阶段已经确定了它们的位置，因此没有寻址的问题；
对于指定路径的模块：
1. 首先查找该文件，缺省的后缀名按照 .js, .node, .json 的顺序尝试；
2. 然后尝试作为文件夹名查找该文件夹下的 package.json 并引用其中 main 字段指定的文件；
3. 最后尝试作为文件夹名查找该文件夹下的 index 文件，缺省后缀名逻辑与 1. 相同。
对于其他没有指定路径的模块，也即通过包管理器安装的模块，会尝试在当前文件夹下的 node_modules 文件夹下查找，如果查找失败，则依次从上级文件夹中（可能的） node_modules 文件夹下查找。

其他包管理器

上一部分引出了一个重要的问题，当我们需要很多依赖的项目时，如何组织这些项目就成为一个问题，因为 node_modules 当中的每一个项目都可能有自己的依赖，如果所有项目的依赖都分别安装，显然可能存在许多重复，但是又必须尽量避免不同项目的依赖互相干扰，这就涉及到包管理器的策略问题。

目前常见的包管理器主要有 npm、yarn、pnpm。（cnpm 本质上不过是 npm 自动换源的快捷方式，没有必要使用，后面会给出手动换源的方式）

以下简单介绍几种包管理器的策略区别：

安装
- npm 的安装是串行的，也就是说只有安装完一个 package.json 中声明的依赖后才会安装下一个，而且会把所有的信息打在终端上，而且每次安装同样的内容都是重新下载；
- yarn 和 pnpm 会同时进行所有的安装，同时优化了输出信息，可以使用缓存减少重复下载。
组织方式
- 早期 npm 安装的依赖是逐层嵌套的，其结果就是文件路径极长而且不可共享（首先是会重复安装同样的东西浪费空间，其次是不同的模块分别引用两份模块并不能共享内存空间，造成不可预知的 bug）；
- 现在的 npm 和 yarn 都采用扁平化结构，把所有项目的依赖都装在最上层的 node_modules 中，当遇到版本冲突时才单独安装在内层；
- pnpm 对于同一个项目的同一个版本全局只保留一份，存储在自己的目录中，任何项目引用时都通过硬链接指向同一份文件，仍然使用嵌套结构。

安装的区别自然不用说，npm 比 yarn 和 pnpm 慢很多，值得一提的是第二点，扁平化带来的影响是项目可以非法访问没有声明的包（如果依赖 A 声明了依赖 B，那么依赖 C 不需要声明 B 就可以在上级文件夹中访问到 B），这就造成了潜在的不安全性。其余的差别可以参考为什么现在我更推荐 pnpm 而不是 npm/yarn?。

因此三者的排序应当是 pnpm > yarn > npm。pnpm 在一些项目中会引起错误，具体原因我没有研究过，如果遇到这种情况，建议换用 yarn，以下将主要以 yarn 为例介绍。

安装两种包管理器的方法是：

npm install -g yarn
npm install -g pnpm

包管理器的使用

三种包管理器支持的功能比较类似，语法也比较接近，常用的有：

操作	npm	yarn	pnpm
自动安装依赖	`npm install`	`yarn install / yarn`	`pnpm install`
添加依赖	`npm install lodash`	`yarn add lodash`	`pnpm add lodash`
添加开发依赖（不用于生产环境）	`npm install -D typescript`	`yarn add -D typescript`	`pnpm add -D typescript`
移除依赖	`npm uninstall lodash`	`yarn remove lodash`	`pnpm remove lodash`
执行 `start` 脚本	`npm run start`	`yarn start`	`pnpm start`

注：在不引起歧义的情况下 npm 允许简写，如 npm i 代替 npm install。

Node.js 脚本

前面提到的执行脚本，是指在 package.json 中声明的脚本，如 package.json 中有如下字段：

{
  "scripts": {
    "start": "node dist/index.js",
  }
}

那么执行 yarn start 就相当于执行 node dist/index.js。但脚本的功能不止于此，例如 prettier 是一个代码格式化工具，安装在项目中后并没有安装在 $PATH 中，因此直接在 Shell 中运行 prettier 不会得到任何结果，此时应该执行 yarn prettier --write src/**/*.js，yarn 会找到适当的可执行文件来完成这一命令，我们可以在 package.json 中写：

{
  "scripts": {
    "lint": "prettier --write src/**/*.js",
  }
}

那么 yarn lint 就相当于上述命令。

npx

在另一些情况下（比如创建 React 项目），我们虽然需要执行一些类似于 prettier 的命令，但以后并不需要安装这个模块，更没有必要把这个模块写在 package.json 中，此时我们可以执行 npx create-react-app example-app，npx 会自动下载这一模块并运行，但并不会保留在当前文件夹中，也不会对 package.json 造成影响。

yarn 和 pnpm 也支持这一语法：

pnpx create-react-app example-app
# yarn 并不普遍地支持这种用法，但是对于常见的创建项目，yarn 提供如下方法
yarn create react-app example-app

Node.js与ES6

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Node.js 使用场景​

后端开发​

前端开发​

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