七天学会 Node.js 第二章 代码的组织和部署
有经验的 C 程序员在编写一个新程序时首先从 make 文件写起。同样的,使用 Node.js 编写程序前,为了有个良好的开端,首先需要准备好代码的目录结构和部署方式,就如同修房子要先搭脚手架。本章将介绍与之相关的各种知识。
一、模块路径解析规则
我们已经知道,require
函数支持斜杠(/
)或盘符(C:
)开头的绝对路径,也支持./
开头的相对路径。但这两种路径在模块之间建立了强耦合关系,一旦某个模块文件的存放位置需要变更,使用该模块的其它模块的代码也需要跟着调整,变得牵一发动全身。因此,require
函数支持第三种形式的路径,写法类似于foo/bar
,并依次按照以下规则解析路径,直到找到模块位置。
内置模块
如果传递给
require
函数的是 Node.js 内置模块名称,不做路径解析,直接返回内部模块的导出对象,例如require('fs')
。node_modules 目录
Node.js 定义了一个特殊的
node_modules
目录用于存放模块。例如某个模块的绝对路径是/home/user/hello.js
,在该模块中使用require('foo/bar')
方式加载模块时,则 Node.js 依次尝试使用以下路径。/home/user/node_modules/foo/bar
/home/node_modules/foo/bar
/node_modules/foo/bar
NODE_PATH 环境变量
与 PATH 环境变量类似,Node.js 允许通过 NODE_PATH 环境变量来指定额外的模块搜索路径。NODE_PATH 环境变量中包含一到多个目录路径,路径之间在 Linux 下使用
:
分隔,在 Windows 下使用;
分隔。例如定义了以下 NODE_PATH 环境变量:NODE_PATH=/home/user/lib:/home/lib
当使用
require('foo/bar')
的方式加载模块时,则 Node.js 依次尝试以下路径。/home/user/lib/foo/bar
/home/lib/foo/bar
二、包(package)
我们已经知道了 JavaScript 模块的基本单位是单个 JavaScript 文件,但复杂些的模块往往由多个子模块组成。为了便于管理和使用,我们可以把由多个子模块组成的大模块称做包
,并把所有子模块放在同一个目录里。
在组成一个包的所有子模块中,需要有一个入口模块,入口模块的导出对象被作为包的导出对象。例如有以下目录结构。
- /home/user/lib/
- cat/
head.js
body.js
main.js
其中cat
目录定义了一个包,其中包含了 3 个子模块。main.js
作为入口模块,其内容如下:
var head = require('./head');
var body = require('./body');
exports.create = function (name) {
return {
name: name,
head: head.create(),
body: body.create()
};
};
在其它模块里使用包的时候,需要加载包的入口模块。接着上例,使用require('/home/user/lib/cat/main')
能达到目的,但是入口模块名称出现在路径里看上去不是个好主意。因此我们需要做点额外的工作,让包使用起来更像是单个模块。
1、index.js
当模块的文件名是index.js
,加载模块时可以使用模块所在目录的路径代替模块文件路径,因此接着上例,以下两条语句等价。
var cat = require('/home/user/lib/cat');
var cat = require('/home/user/lib/cat/index');
这样处理后,就只需要把包目录路径传递给require
函数,感觉上整个目录被当作单个模块使用,更有整体感。
2、package.json
如果想自定义入口模块的文件名和存放位置,就需要在包目录下包含一个package.json
文件,并在其中指定入口模块的路径。上例中的cat
模块可以重构如下。
- /home/user/lib/
- cat/
+ doc/
- lib/
head.js
body.js
main.js
+ tests/
package.json
其中package.json
内容如下。
{
"name": "cat",
"main": "./lib/main.js"
}
如此一来,就同样可以使用require('/home/user/lib/cat')
的方式加载模块。Node.js 会根据包目录下的package.json
找到入口模块所在位置。
三、命令行程序
使用 Node.js 编写的东西,要么是一个包,要么是一个命令行程序,而前者最终也会用于开发后者。因此我们在部署代码时需要一些技巧,让用户觉得自己是在使用一个命令行程序。
例如我们用 Node.js 写了个程序,可以把命令行参数原样打印出来。该程序很简单,在主模块内实现了所有功能。并且写好后,我们把该程序部署在/home/user/bin/node-echo.js
这个位置。为了在任何目录下都能运行该程序,我们需要使用以下终端命令。
$ node /home/user/bin/node-echo.js Hello World
Hello World
这种使用方式看起来不怎么像是一个命令行程序,下边的才是我们期望的方式。
$ node-echo Hello World
1、Linux
在 Linux 系统下,我们可以把 JavaScript 文件当作 shell 脚本来运行,从而达到上述目的,具体步骤如下:
在 shell 脚本中,可以通过
#!
注释来指定当前脚本使用的解析器。所以我们首先在node-echo.js
文件顶部增加以下一行注释,表明当前脚本使用 Node.js 解析。#! /usr/bin/env node
Node.js 会忽略掉位于 JavaScript 模块首行的
#!
注释,不必担心这行注释是非法语句。然后,我们使用以下命令赋予
node-echo.js
文件执行权限。$ chmod +x /home/user/bin/node-echo.js
最后,我们在 PATH 环境变量中指定的某个目录下,例如在
/usr/local/bin
下边创建一个软链文件,文件名与我们希望使用的终端命令同名,命令如下:$ sudo ln -s /home/user/bin/node-echo.js /usr/local/bin/node-echo
这样处理后,我们就可以在任何目录下使用node-echo
命令了。
2、Windows
在 Windows 系统下的做法完全不同,我们得靠.cmd
文件来解决问题。假设node-echo.js
存放在C:\Users\user\bin
目录,并且该目录已经添加到 PATH 环境变量里了。接下来需要在该目录下新建一个名为node-echo.cmd
的文件,文件内容如下:
@node "C:\User\user\bin\node-echo.js" %*
这样处理后,我们就可以在任何目录下使用node-echo
命令了。
四、工程目录
了解了以上知识后,现在我们可以来完整地规划一个工程目录了。以编写一个命令行程序为例,一般我们会同时提供命令行模式和 API 模式两种使用方式,并且我们会借助三方包来编写代码。除了代码外,一个完整的程序也应该有自己的文档和测试用例。因此,一个标准的工程目录都看起来像下边这样。
- /home/user/workspace/node-echo/ # 工程目录
- bin/ # 存放命令行相关代码
node-echo
+ doc/ # 存放文档
- lib/ # 存放API相关代码
echo.js
- node_modules/ # 存放三方包
+ argv/
+ tests/ # 存放测试用例
package.json # 元数据文件
README.md # 说明文件
其中部分文件内容如下:
/* bin/node-echo */
var argv = require('argv'),
echo = require('../lib/echo');
console.log(echo(argv.join(' ')));
/* lib/echo.js */
module.exports = function (message) {
return message;
};
/* package.json */
{
"name": "node-echo",
"main": "./lib/echo.js"
}
以上例子中分类存放了不同类型的文件,并通过node_moudles
目录直接使用三方包名加载模块。此外,定义了package.json
之后,node-echo
目录也可被当作一个包来使用。
五、NPM
NPM 是随同 Node.js 一起安装的包管理工具,能解决 Node.js 代码部署上的很多问题,常见的使用场景有以下几种:
允许用户从 NPM 服务器下载别人编写的三方包到本地使用。
允许用户从 NPM 服务器下载并安装别人编写的命令行程序到本地使用。
允许用户将自己编写的包或命令行程序上传到 NPM 服务器供别人使用。
可以看到,NPM 建立了一个 Node.js 生态圈,Node.js 开发者和用户可以在里边互通有无。以下分别介绍这三种场景下怎样使用 NPM。
1、下载三方包
需要使用三方包时,首先得知道有哪些包可用。虽然 www.npmjs.com 提供了个搜索框可以根据包名来搜索,但如果连想使用的三方包的名字都不确定的话,就请百度一下吧。知道了包名后,比如上边例子中的argv
,就可以在工程目录下打开终端,使用以下命令来下载三方包。
$ npm install argv
...
argv@0.0.2 node_modules\argv
下载好之后,argv
包就放在了工程目录下的node_modules
目录中,因此在代码中只需要通过require('argv')
的方式就好,无需指定三方包路径。
以上命令默认下载最新版三方包,如果想要下载指定版本的话,可以在包名后边加上@<version>
,例如通过以下命令可下载 0.0.1 版的argv
。
$ npm install argv@0.0.1
...
argv@0.0.1 node_modules\argv
如果使用到的三方包比较多,在终端下一个包一条命令地安装未免太人肉了。因此 NPM 对package.json
的字段做了扩展,允许在其中申明三方包依赖。因此,上边例子中的package.json
可以改写如下:
{
"name": "node-echo",
"main": "./lib/echo.js",
"dependencies": {
"argv": "0.0.2"
}
}
这样处理后,在工程目录下就可以使用npm install
命令批量安装三方包了。更重要的是,当以后node-echo
也上传到了 NPM 服务器,别人下载这个包时,NPM 会根据包中申明的三方包依赖自动下载进一步依赖的三方包。例如,使用npm install node-echo
命令时,NPM 会自动创建以下目录结构。
- project/
- node_modules/
- node-echo/
- node_modules/
+ argv/
...
...
如此一来,用户只需关心自己直接使用的三方包,不需要自己去解决所有包的依赖关系。
2、安装命令行程序
从 NPM 服务上下载安装一个命令行程序的方法与三方包类似。例如上例中的node-echo
提供了命令行使用方式,只要node-echo
自己配置好了相关的package.json
字段,对于用户而言,只需要使用以下命令安装程序。
$ npm install node-echo -g
参数中的-g
表示全局安装,因此node-echo
会默认安装到以下位置,并且 NPM 会自动创建好 Linux 系统下需要的软链文件或 Windows 系统下需要的.cmd
文件。
- /usr/local/ # Linux系统下
- lib/node_modules/
+ node-echo/
...
- bin/
node-echo
...
...
- %APPDATA%\npm\ # Windows系统下
- node_modules\
+ node-echo\
...
node-echo.cmd
...
3、发布代码
第一次使用 NPM 发布代码前需要注册一个账号。终端下运行npm adduser
,之后按照提示做即可。账号搞定后,接着我们需要编辑package.json
文件,加入 NPM 必需的字段。接着上边node-echo
的例子,package.json
里必要的字段如下。
{
"name": "node-echo", # 包名,在NPM服务器上须要保持唯一
"version": "1.0.0", # 当前版本号
"dependencies": { # 三方包依赖,需要指定包名和版本号
"argv": "0.0.2"
},
"main": "./lib/echo.js", # 入口模块位置
"bin" : {
"node-echo": "./bin/node-echo" # 命令行程序名和主模块位置
}
}
之后,我们就可以在package.json
所在目录下运行npm publish
发布代码了。
4、版本号
使用 NPM 下载和发布代码时都会接触到版本号。NPM 使用语义版本号来管理代码,这里简单介绍一下。
语义版本号分为X.Y.Z
三位,分别代表主版本号、次版本号和补丁版本号。当代码变更时,版本号按以下原则更新。
如果只是修复 bug,需要更新 Z 位。
如果是新增了功能,但是向下兼容,需要更新 Y 位。
如果有大变动,向下不兼容,需要更新 X 位。
版本号有了这个保证后,在申明三方包依赖时,除了可依赖于一个固定版本号外,还可依赖于某个范围的版本号。例如"argv": "0.0.x"
表示依赖于0.0.x
系列的最新版argv
。NPM 支持的所有版本号范围指定方式可以查看官方文档 - 创建 package.json 文件。
5、灵机一点
除了本章介绍的部分外,NPM 还提供了很多功能,package.json
里也有很多其它有用的字段。除了可以在 docs.npmjs.com 查看官方文档外,这里再介绍一些 NPM 常用命令。
NPM 提供了很多命令,例如
install
和publish
,使用npm help
可查看所有命令。使用
npm help <command>
可查看某条命令的详细帮助,例如npm help install
。在
package.json
所在目录下使用npm install . -g
可先在本地安装当前命令行程序,可用于发布前的本地测试。使用
npm update <package>
可以把当前目录下node_modules
子目录里边的对应模块更新至最新版本。使用
npm update <package> -g
可以把全局安装的对应命令行程序更新至最新版。使用
npm cache clear
可以清空 NPM 本地缓存,用于对付使用相同版本号发布新版本代码的人。使用
npm unpublish <package>@<version>
可以撤销发布自己发布过的某个版本代码。
六、小结
本章介绍了使用 Node.js 编写代码前需要做的准备工作,总结起来有以下几点:
编写代码前先规划好目录结构,才能做到有条不紊。
稍大些的程序可以将代码拆分为多个模块管理,更大些的程序可以使用包来组织模块。
合理使用
node_modules
和NODE_PATH
来解耦包的使用方式和物理路径。使用 NPM 加入 Node.js 生态圈互通有无。
想到了心仪的包名时请提前在 NPM 上抢注。
(完)