Fyrirlestur 1.2 — node.js

Vefforritun 2 — HBV403G

Ólafur Sverrir Kjartansson, osk@hi.is

Node.js

Búið til af Ryan Dahl og fyrst gefið út 2009
Vildi búa til vef sem sýndi framgang meðan skrá var hlaðið upp á vefþjón
Gerði tilraunir með C, Lua og Haskell en með útgáfu V8 varð JavaScript fyrir valinu

Verkvangur (platform) byggður á V8 til að smíða hröð, skalanleg netforrit
Notar atburðadrifið, ekki-blokkandi I/O módel sem gerir það létt, skilvirkt og fullkomið fyrir rauntíma forrit sem meðhöndla mikil gögn yfir dreifð kerfi Notum til að búa til allskonar forrit, bæði bakenda, CLI o.fl.

Ekki forritunarmál, JavaScript er forritunarmálið sem node notar
- Samleðgaráhrif með framenda, eitt mál fyrir framenda og bakenda getur heillað
- Samt ekki sama keyrsluumhverfið!
Ekki framework (einsog t.d. Rails eða Django) en getur verið notað til að búa þannig til

V8

V8 er Open source JavaScript vél, hönnuð af Google fyrir Chrome
Skrifuð í C++ og útfærir stóran part af ECMAScript 6
Þýðir JavaScript í vélamál fyrir keyrslu í staðinn fyrir að túlka
Ýmsar bestunar aðferðir keyrðar á þýddan kóða
Keyrir JavaScript hratt

Node.js & V8

Beislar kraft V8 með því að skrifa lag ofan á það
Kjarninn í node.js reynir að vera einfaldur
- Höfum aðgerir fyrir skráarkerfi, networking, stýrikerfi og nokkra aðra hluti
Mjög gott pakkakerfi, NPM, styður við þetta
- Flóknari hlutir útfærðir í pökkum

Útgáfur

Node var lengi vel að keyra á útgáfum 0.x
- stöðugar útgáfur fyrir jafnar tölur (t.d. 0.10) en óstöðugar fyrir odda tölur (t.d. 0.11)
Þetta módel var tiltölulega hægt, ný virkni tók langan tíma að komast í stöðuga útgáfu, og vegna þess (ásamt öðrum ástæðum) var io.js fork af node.js gerður í desember 2014
- io.js mergað aftur inn í node í maí 2015
Núverandi stöðuga útgáfa er 8.9.x, útgáfa 9.4.x er með nýjustu virkni

node og ECMAScript 6

Nýjustu útgáfur af node hafa 99% stuðning við ECMASCript 6
Getum því notað allt nýja dótið án þess að transpilea á server
Fyrir enn nýrri virkni (ECMAScript 2016+) getum við þó sett upp Babel (eða álíka) og transpileað

Uppsetning

Auðvelt að setja upp, stuðningur við Linux, Mac og Windows
- http://nodejs.org/download
NPM fylgir með

Margar útgáfur af node í einu

Útgáfur af node koma frekar ört út
Getum keyrt margar útgáfur í einu með tólum
nvm (mac og linux) eða nvm-windows
- node version manager

node útgáfa og package.json

Getum tilgreint hvaða útgáfur af node við skrifum forritin okkar fyrir í package.json
"engines" lykill er hlutur með lyklum, t.d. node og streng sem skilgreinir útgáfu, t.d. >=8 <10
- "engines": { "node": ">=8 <10" }
- node útgáfur 8 og 9, ekki 10

Node binary og REPL

Þegar við höfum sett upp Node fáum við aðgang að node í skel
- Keyrum forritin okkar með node forrit.js
Ef við keyrum án þess að vísa í skjal fáum við aðgang að REPL – Read-Eval-Print Loop
- Skel fyrir Node.js sem getur verið mjög hjálpleg í að prófa okkur áfram eða debugga kóða
Hættum í REPL, eða stöðvum keyrslu á forriti með CTRL+C sem sendir SIGINT á keyrslu

REPL dæmi

$ node
> foo = 1
1
> _ + 2     (_ seinasta skilagildi)
3
> .help

Atburðadrifið

Node.js forrit eiga að vera atburðadrifin – erfitt að skrifa þau ekki þannig
Gefum upp callback fall fyrir hluti sem taka tíma, kallað í það þegar aðgerð klárast
Allar aðgerðir í core sem gera eitthvað í lengri tíma taka við callback

Node.js er sjálfgefið keyrt í einum process, þar sem CPU er yfirleitt ekki það sem takmarkar
- Notum ekki þræði fyrir okkar kóða, þó þeir séu notaðir innan node
- Notum event loop sem heldur utan um allt sem gera þarf
Þ.a. ef við blokkum—bíðum eftir I/O, minni, neti o.sfr.—þá blokkar allt node.js keyrsluumhverfið
Svo lengi sem eitthvað er á event loop, keyrir node, annars hættir forrit

libuv

Í fyrstu var node.js skrifað með libev sem útfærir event loopu, en það er aðeins fyrir Unix
libuv er útfærsla sem keyrir á mörgum stýrikerfum og fókusar á asynchronous (ósamfasa) I/O
Node.js gar þar með keyrt á Windows
Orðið nokkuð þroskað verkefni og notað af fleirum í dag

Forrit sem keyrir endalaust

setInterval(() => console.log('hæ'), 1000);

Blokk

setTimeout(() => {
  console.log('Finished@' + new Date().toTimeString());
}, 1000);

const s = new Date();
console.log('Start@' + s.toTimeString());

let i = 0;
const iterateForInMs = 10;
while(new Date().getTime() < s.getTime() + iterateForInMs) {
   i++;
}
console.log('Exit@' + new Date().toTimeString());
console.log(i + ' iterations.');

http://book.mixu.net/node/ch2.html

console

Höfum console alltaf aðgengilegt líkt og í vafra til að skrifa í stdout og stderr
console.log() - skrifar í stdout með newline
console.error() - eins, en skrifar í stderror
console.time(label) - byrjar timer undir label
console.timeEnd(label) - endar timer og skrifar hve lengi virkur

console.log('halló heimur');
console.error('villa!');

> node log.js > output.txt 2> error.txt

Global breytan process

Í vafra höfum við window
Í Node.js höfum við process
Gefur okkur aðgang að upplýsingum um umhverfi og föllum tengdum því

process dæmi

process.exit([code]) hættir keyrslu forrits með gefnum kóða, 0 þýðir að forrit keyrði án villu, stærri en 0 að villa hafi komið upp
process.argv gefur upplýsingum um hvernig kallað var á forrit og öll arguments sem send voru
process.hrtime() gefur aðgang að háskerpu klukku (nanósek) sem við getum notað til að taka tíma á forritum

hrtime

const time = process.hrtime();
setTimeout(() => {
  const diff = process.hrtime(time);
  const elapsed = diff[0] * 1e9 + diff[1];

  console.log(`Took ${elapsed} nanoseconds`);
  console.log(`Took ${elapsed/1e6} milliseconds`);
  console.log(`Took ${elapsed/1e9} seconds`);
}, 1000);

Debugger

Getur verið erfitt að debugga event drifin kóða, svipað og í vafra
Getum notað V8 debugging með því að setja debugger; í kóða
Keyrum með node debug og fáum þá gdb-líkt viðmót til að debugga
Auðvelt að keyra debugger í Visual Studio Code

Buffer

JavaScript hefur ekki góða leið til að vinna með binary gögn
Buffer er global gildi sem við getum notað til að vinna með hrá gögn sem geymd eru utan V8 heap
Þegar við breytum milli Buffer og JavaScript string, þurfum við að tilgreina enkóðun, t.d. ascii, utf8, latin1
- buffer.toString('utf8');

util

Ýmis hjálparföll í boði í util module
util.format() - printf-leg strengja meðhöndlun
util.inherits(constructor, superContstructor) - erfir prótótýpu frá super í nýjan hlut en ættum samt frekar að nota ES6 class
util.promisify() – nýtt í útgáfu 8, breytir callback API í promise API

Filesystem

Node.js getur talað við skráarkerfið og gert það sem við búumst við með fs module
- Lesa skrár í möppu, lesa skrár, búa til skrár, vista skrár o.fl.
- Skilar gögnum í Buffer
fs.readFile(file, encoding, callback) les skrá
fs.writeFile(file, data, callback) skrifar skrá

Ekki-blokkandi I/O – Async I/O

I/O er ótrúlega hægt m.v. annað sem við gerum
Þegar við biðjum um I/O í node.js sendum við atburði sem verða keyrðir þegar stýrikerfi er búið
Þurfum því ekki að bíða! Gerum eitthvað nytsamlegt á meðan

Async I/O - dæmi

const fs = require('fs');

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

Callbacks

Lang flest API í node.js taka við callbacks á forminu
- function (err, data) { }
Ef villa kom upp er err truthy og inniheldur upplýsingar um villu
Annars eru niðurstöður í data
Nýtum okkur fyrir ósamfasa (async) aðgerðir—event loop tekur við beiðni um aðgerð, sér um bókhald og þegar búið, kallar í callback
Þurfum að hugsa ólínulega um flæðið í forritunum okkar

Línulegt flæði

let num = 1;
function addOne() { num++; }
addOne();
console.log(num);

Línulegt flæði – bilað

const fs = require('fs');
let num;

function addOne() {
  // number.txt inniheldur "1"
  fs.readFile('number.txt', (err, fileContents) => {
    num = parseInt(fileContents, 10);
  });
}

addOne();

console.log(num);

Callback flæði

const fs = require('fs');
let num;

function addOne(callback) {
  fs.readFile('number.txt', 'utf8', (err, fileContents) => {
    num = parseInt(fileContents, 10);
    num = num + 1;
    callback(num);
  });
}

addOne(num => {
  console.log(num)
});

Callback hell

Ef við framkvæmum margar async aðgerðir hverja á eftir annari, förum við að dragast óþarflega langt til hægri
Getum forðast með því að:
- nota ekki nafnlaus föll í callbacks
- halda kóðanum grunnum
- skipta kóða upp í módúla
- nota promises
- nota async og await

http://callbackhell.com/

Promises

node hefur stuðning við promises sem gerir það auðveldara að vinna með async kóða
Frá og með útgáfu 8 getum við notað util.promisify til að breyta callback API í promise API
- 😍

util.promisify

const util = require('util');
const fs = require('fs');

const readFileAsync = util.promisify(fs.readFile);

readFileAsync('data.txt')
  .then(data => {
    console.log(data.toString('utf8'));
  })
  .catch(err => {
    console.error(err);
  });

async og await

Frá og með útgáfu 7.6 hefur node stutt async og await
Enn önnur leið til að vinna með async kóða, kemur frá C#
Notum await til að bíða eftir promises í föllum og merkjum þau föll með async

Kóðinn okkar verður töluvert grynnri og læsilegri
Notum try catch fyrir villumeðhöndlun
async föll skila promises! Þurfum að grípa yst, annars getum við misst af villum

const util = require('util');
const fs = require('fs');

const readFileAsync = util.promisify(fs.readFile);

async function main() {
  let data = '';
  try {
    data = await readFileAsync('data.txt');
  } catch (e) {
    console.error('error', e);
  }
  console.log(data.toString('utf8'));
}

main().catch(err => { console.error(err); });

NPM

Heeeellingur til af NPM módúlum/pökkum sem geta einfaldað okkur lífið
Sækjum með npm install <module> --save og tilgreinum þannig að forritið okkar þarfnist þessa pakka
- Skilgreinum dependency á pakkann
- Vistað í package.json ásamt útgáfunúmeri

NPM pakkar

http://www.modulecounts.com/

npm install `<module>`

Athugar NPM hver er nýjasta útgáfa af <module>
Sækir útgáfuna
Skilgreinir útgáfu númer í package.json
Sækir alla pakka sem <module> þarf (og pakka sem þeir pakka þurfa o.s.fr.)
Geymir alla pakka eins útflatta og hægt er í /node_modules
Útbýr package-lock.json með upplýsingum um alla pakka

Útgáfunúmer

NPM notar semantic versioning (semver) til að tilgreina útgáfunúmer major.minor.patch, t.d. 1.2.3
- major er hækkað ef við gerum breytingar sem brjóta API, t.d. breytum nafni á falli
- minor er hækkað ef við bætum við virkni án þess að brjóta (backwards compatible)
- patch er hækkað ef við lögum villur án þess að brjóta (backwards compatible)

Hvaða útgáfu má NPM installa?

NPM tilgreinir útgáfunúmer með caret fyrir framan, t.d. ^1.2.3
- Sættum okkur við útgáfur sem hækka ekki fyrsta ekki-0 tölustaf lengst til vinstri, t.d. ^1.2.3 leyfir útgáfu 1.9.3 en ekki 2.0.0
Getum líka tilgreint nákvæma útgáfu með 1.2.3
og fleiri flóknari reglur, sjá the semantic versionar for npm

Hættur þess að leyfa uppfærslur

Hugbúnaður er (ennþá!) skrifaður af fólki og fólk gerir mistök
Að leyfa uppfærslur þegar NPM sækir pakka getur brotið forritin okkar, þó það sé bara minor útgáfa
Góð regla að skilgreina nákvæmar útgáfur og uppfæra meðvitað

package-lock.json

package-lock.json skilgreinir nákvæmar útgáfur af öllum pökkum sem við notum og pökkum sem þeir pakkar nota
Leyfir öðrum að fá nákvæmlega sömu útgáfu af keyrslu umhverfi og sá sem skrifaði
Geymum því í source control

NPM ókostir?

En hefur NPM ókosti?
Seinustu ár hafa komið upp atvik þar sem pakkar hafa horfið úr NPM og haft áhrif á þúsundir verkefna
Getur verið varasamt að taka á sig of mörg dependancy

Umræður í næsta tíma

Hverjir eru kostir og gallar NPM?

The Node.js Community Is Quietly Changing the Face of Open Source – frá 2013
Rage-quit: Coder unpublished 17 lines of JavaScript and “broke the Internet”
NPM & left-pad: Have We Forgotten How To Program?
Code dependencies are the devil.
I’m harvesting credit card numbers and passwords from your site. Here’s how.

Files

01.2.nodejs.md

Latest commit

History

01.2.nodejs.md

File metadata and controls

Fyrirlestur 1.2 — node.js

Vefforritun 2 — HBV403G

Ólafur Sverrir Kjartansson, [email protected]

Node.js

V8

Node.js & V8

Útgáfur

node og ECMAScript 6

Uppsetning

Margar útgáfur af node í einu

node útgáfa og package.json

Node binary og REPL

REPL dæmi

Atburðadrifið

libuv

Forrit sem keyrir endalaust

Blokk

console

Global breytan process

process dæmi

hrtime

Debugger

Buffer

util

Filesystem

Ekki-blokkandi I/O – Async I/O

Async I/O - dæmi

Callbacks

Línulegt flæði

Línulegt flæði – bilað

Callback flæði

Callback hell

Promises

util.promisify

async og await

NPM

NPM pakkar

npm install <module>

Útgáfunúmer

Hvaða útgáfu má NPM installa?

Hættur þess að leyfa uppfærslur

package-lock.json

NPM ókostir?

Umræður í næsta tíma

npm install `<module>`