Node.js 完全教程：从入门到精通

Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境，允许开发者在服务器端使用 JavaScript。它的非阻塞 I/O 和事件驱动架构使得 Node.js 非常适合于构建高性能的网络应用。本文将详细介绍 Node.js 的安装、基本语法、模块系统、异步编程、Express 框架、数据库操作等内容，帮助你从入门到精通 Node.js。

1. Node.js 简介

Node.js 是一个开源的、跨平台的 JavaScript 运行时环境，能够在服务器端执行 JavaScript 代码。它的特点包括：

异步非阻塞：Node.js 使用事件驱动的非阻塞 I/O 模型，使得它能够处理大量并发请求。
单线程：Node.js 运行在单线程上，但通过事件循环机制实现并发处理。
高性能：得益于 V8 引擎，Node.js 执行 JavaScript 代码的速度非常快。

2. Node.js 安装

2.1 下载与安装

前往 Node.js 官方网站下载适合你操作系统的安装包。安装过程非常简单，按照提示完成安装即可。

2.2 验证安装

打开终端（Windows 用户可以使用命令提示符），输入以下命令检查 Node.js 和 npm（Node.js 包管理器）的版本：

bash 复制代码

node -v
npm -v

如果安装成功，你将看到版本号输出。

3. Node.js 基本语法

3.1 Hello World 示例

创建一个新的 JavaScript 文件 app.js，并输入以下代码：

javascript 复制代码

console.log("Hello, World!");

在终端中运行：

bash 复制代码

node app.js

输出结果：

Hello, World!

3.2 变量与数据类型

Node.js 支持 JavaScript 的所有基本数据类型，包括：

字符串 ：let name = "Node.js";
数字：let age = 25;
布尔值 ：let isNode = true;
数组：let fruits = ["apple", "banana", "orange"];
对象：let person = { name: "Alice", age: 30 };

3.3 控制结构

Node.js 支持常见的控制结构，如条件语句和循环。

3.3.1 条件语句

javascript 复制代码

let age = 18;
if (age >= 18) {
    console.log("成年人");
} else {
    console.log("未成年人");
}

3.3.2 循环

javascript 复制代码

for (let i = 0; i < 5; i++) {
    console.log(i);
}

4. 模块系统

Node.js 的模块化设计使得代码更易于维护和复用。使用 require 导入模块，使用 module.exports 导出模块。

4.1 创建模块

创建一个名为 math.js 的文件，内容如下：

javascript 复制代码

function add(a, b) {
    return a + b;
}

function subtract(a, b) {
    return a - b;
}

module.exports = {
    add,
    subtract
};

4.2 使用模块

在 app.js 中使用刚刚创建的模块：

javascript 复制代码

const math = require('./math');

console.log(math.add(5, 3)); // 输出 8
console.log(math.subtract(5, 3)); // 输出 2

5. 异步编程

Node.js 的异步编程模型是其核心特性之一。通过回调函数、Promise 和 async/await 来处理异步操作。

5.1 回调函数

javascript 复制代码

const fs = require('fs');

fs.readFile('example.txt', 'utf8', (err, data) => {
    if (err) {
        console.error(err);
        return;
    }
    console.log(data);
});

5.2 Promise

javascript 复制代码

const fs = require('fs').promises;

fs.readFile('example.txt', 'utf8')
    .then(data => {
        console.log(data);
    })
    .catch(err => {
        console.error(err);
    });

5.3 async/await

javascript 复制代码

const fs = require('fs').promises;

async function readFile() {
    try {
        const data = await fs.readFile('example.txt', 'utf8');
        console.log(data);
    } catch (err) {
        console.error(err);
    }
}

readFile();

6. 创建 Web 服务器

Node.js 可以轻松创建 HTTP 服务器。以下是一个简单的服务器示例：

javascript 复制代码

const http = require('http');

const server = http.createServer((req, res) => {
    res.statusCode = 200;
    res.setHeader('Content-Type', 'text/plain');
    res.end('Hello, Node.js!\n');
});

server.listen(3000, () => {
    console.log('服务器运行在 http://localhost:3000/');
});

在终端中运行该文件后，打开浏览器访问 http://localhost:3000/，你将看到 "Hello, Node.js!" 的输出。

7. 使用 Express 框架

Express 是 Node.js 最流行的 Web 应用框架之一，简化了服务器的创建和路由管理。

7.1 安装 Express

使用 npm 安装 Express：

bash 复制代码

npm install express

7.2 创建一个简单的 Express 应用

javascript 复制代码

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

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

app.listen(3000, () => {
    console.log('Express 服务器运行在 http://localhost:3000/');
});

7.3 路由管理

javascript 复制代码

app.get('/about', (req, res) => {
    res.send('关于页面');
});

app.get('/contact', (req, res) => {
    res.send('联系页面');
});

8. 数据库操作

Node.js 可以与多种数据库进行交互，包括 MongoDB、MySQL、PostgreSQL 等。以下是使用 MongoDB 的示例。

8.1 安装 MongoDB 驱动

bash 复制代码

npm install mongodb

8.2 连接 MongoDB

javascript 复制代码

const { MongoClient } = require('mongodb');

async function main() {
    const uri = "mongodb://localhost:27017";
    const client = new MongoClient(uri);

    try {
        await client.connect();
        console.log("成功连接到 MongoDB");
    } catch (err) {
        console.error(err);
    } finally {
        await client.close();
    }
}

main().catch(console.error);

8.3 CRUD 操作

javascript 复制代码

async function createDocument(client, newDocument) {
    const result = await client.db("test").collection("users").insertOne(newDocument);
    console.log(`新文档创建成功：${result.insertedId}`);
}

9. 错误处理

在 Node.js 中，错误处理是非常重要的。可以使用 try...catch 语句处理同步代码中的错误，对于异步代码，可以在 Promise 中使用 .catch() 方法。

javascript 复制代码

async function riskyOperation() {
    try {
        // 可能抛出错误的操作
    } catch (error) {
        console.error("发生错误：", error);
    }
}

10. 中间件

在 Express 中，中间件是处理请求和响应的函数。可以用于日志记录、请求解析、身份验证等。

10.1 创建中间件

javascript 复制代码

app.use((req, res, next) => {
    console.log(`${req.method} ${req.url}`);
    next(); // 调用下一个中间件
});

10.2 使用现成的中间件

可以使用 body-parser 中间件解析请求体：

bash 复制代码

npm install body-parser

javascript 复制代码

const bodyParser = require('body-parser');

app.use(bodyParser.json());
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: true }));

11. 部署 Node.js 应用

将 Node.js 应用部署到云服务器（如 AWS、Heroku、DigitalOcean 等）是一个重要的步骤。以下是基本的部署步骤：

选择云服务提供商：选择适合的云服务提供商并创建账户。
配置服务器：根据提供商的文档配置服务器环境。
上传代码：使用 Git 或 FTP 将代码上传到服务器。
安装依赖 ：在服务器上运行 npm install 安装依赖。
启动应用 ：使用 node app.js 启动应用，或者使用 PM2 等进程管理工具保持应用运行。

12. 总结

本文详细介绍了 Node.js 的基础知识、模块系统、异步编程、Web 服务器创建、Express 框架、数据库操作等内容。通过示例代码和图示，帮助你更好地理解和掌握 Node.js 的使用。希望这份教程能对你学习 Node.js 有所帮助，祝你在开发中取得成功！

如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言。感谢你的阅读！