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node.js 中的版本管理

npm 中的模块版本都需要遵循 semver 2.0 的语义化版本规则。
版本格式:主版號.次版號.修訂號,版號遞增規則如下: 主版號:當你做了不相容的 API 修改, 次版號:當你做了向下相容的功能性新增, 修訂號:當你做了向下相容的問題修正。 先行版號及版本編譯資訊可以加到「主版號.次版號.修訂號」的後面,作為延伸。

https://www.npmjs.org/doc/package.json.html#dependencies
https://www.npmjs.org/doc/misc/semver.html
http://deadhorse.me/nodejs/2014/04/27/semver-in-nodejs.html

ES5

语法变化

关键字和保留字

在ES3中,使用关键字做标识符会导致“Identifier Expected ”错误,而使用保留字做标识符可能会也可能不会导致相同的错误,具体取决于特定的引擎。在ES5中,关键字和保留字虽然不能作为标识符 使用,但可以作为对象的属性名。在ES5中的关键字和保留字中,新增了let和yield。为了保证最大的兼容性,不管是ES3还是ES5中的关键字和保留字,都不要作为标识符使用。

属性特性

ES5允许使用用户定义的属性描述来覆盖给定属性的enumerable、configurable、writable、get、set等属性了。具体方法是使用定义在Object对象上的静态函数。

严格模式

最大的语法变化,就是引入了严格模式,可以通过语句"use strict"; 来开启严格模式,在代码顶部添加整个脚本启用严格模式,在函数内部添加则只对该函数启用严格模式。严格模式下主要的变化有:

  • 使用变量前必须先定义,即不允许隐式的全局变量
  • 不使用八进制数据
  • 不使用with语句
  • eval
  • 不能使用eval作为标识符,因此不能把变量或函数命名为eval
  • 外部不能访问在eval()函数中定义的变量
  • arguments
  • 不能使用arguments作为标识符
  • 不能修改作为函数内部对象的arguments,因此形式参数和arguments之间不再有同步变化
  • 不能访问arguments.callee
  • ES5中定义了arguments.caller属性,它的值始终是undefined,主要用于区分arguments.caller和函数的caller,但是不能在严格模式下访问
  • 函数
  • 函数中不能出现两个同名的形式参数
  • 不能给函数的caller属性赋值
  • 未指定环境对象而调用函数,this值不会指向window,而是undefined
  • 对象
  • 对象中不能出现两个同名的属性
  • 修改一个特性[[writable]]为false的属性时,会抛出异常,而不是静默失败,同样的使用delete删除特性[[configurable]]为false的属性时也会抛出异常
  • delete 不能使用delete删除显示声明的变量和函数

内建对象的变化

  • Object对象
  • 继承相关方法:create()、getPrototypeOf()
  • 属性相关方法:defineProperty()、defineProperties()、getOwnPropertyDescriptor()、getOwnPropertyNames()、keys()
  • 防篡改方法:preventExtensions()、isExtensible()、seal()、isSealed()、freeze()、isFrozen()
  • Function对象
  • 添加了bind()方法。
  • 规范化了一个函数对象的属性caller,用于指向调用当前函数的函数的引用。
  • prototype是不可枚举的
  • Array对象
  • 判断方法:添加了静态方法Array.isArray(obj)用于判断obj是否为一个Array对象的实例。
  • 索引方法:添加了两个用于查找指定项索引的方法indexOf()和lastIndexOf()。查找时使用全等(===)进行匹配。
  • 迭代方法:添加了every()、some()、forEach()、map()、filter()方法。
  • 缩小方法:添加了reduce()和reduceRight()方法。
  • String对象
  • 添加了trim()方法。
  • JSON对象 添加了原生JSON内建对象。
  • Date对象 添加了Date.now()、Date.prototype.toJSON()等方法。
  • RegExp对象 在ES3中,使用正则表达式字面量时共享一个RegExp实例,而在ES5中,每次使用正则表达式字面量时都要创建新的RegExp实例,就像使用RegExp构造函数一样。

代码解析简介

  • 引擎在解析时,首先会解析函数声明,然后解析变量声明(解析时不会覆盖类型),最后再执行代码;
  • 解析函数声明时,会同时解析类型(函数),但不会执行,解析变量声明时,只解析变量,不会初化。

提升Node稳定性的研究

提升Node稳定性的研究

目前大部分Web服务器,如Apache,都使用多线程的方式响应多用户请求,即一个线程服务一个用户请求。这种模式其中一个好处是,当某个请求的线程上抛出的异常没被捕获,只会影响当前这个线程,不会影响其他请求。

由于Node执行在单线程上,一旦线程上抛的异常没有被捕获,就会引起整个进程的崩溃。所以对Node服务的异常处理、保证进程的稳定性非常重要。

再好的程序员也不敢保证自己的代码不出现异常,除了尽可能捕获可能出现的异常,我们还需要通过一些规范减少异常发生,通过单元测试辅助我们验证代码,通过一些工具保证服务的稳定性。下面我从这几个方面探讨如何保证Node的稳定性。

一 异常捕获

提升稳定性最直接的方式就是尽可能的捕捉异常,Node提供3种方式。

1.1 try/catch

在大多数语言中,try/catch是捕获异常的好手,能确保我们的代码不进入不可控流程。但是由于Node回调/异步的特性,我们无法通过try/catch来捕捉所有的异常,看下面的示例:

try {
    process.nextTick(function () {
        throw new Error("error");
    });
} catch (err) {
    //can not catch it
    console.log(err);
}
try {
    setTimeout(function(){
        throw new Error("error");
    },1)
} catch (err) {
    //can not catch it
    console.log(err);
}

上面的代码没有像预期的那样帮我们捕获异常,后果就是这个未被捕获的异常导致整个Node进程crash,所以Node中try/catch的方式不是那么管用。
如果有一种方法能帮我们全局捕获异常,Node服务就不会轻易挂掉了。Node确实提供了这种方式,不过却不能完全满足我们的需求。

1.2 uncaughtException

当一个异常未被捕获,冒泡回归到事件循环中就会触发uncaughtException事件。

process.on('uncaughtException', function(err) {
    console.error('Error caught in uncaughtException event:', err);
});


try {
    setTimeout(function(){
        throw new Error("error");
    },1)
} catch (err) {
    //can not catch it
    console.log(err);
}

只要给uncaughtException配置了回调,Node进程不会异常退出,但异常发生的上下文已经丢失,我们无法给出友好的返回,比如告诉用户哪里出问题了。而且由于uncaughtException事件发生后,会丢失当前环境的堆栈,可能导致Node不能正常进行内存回收,从而导致内存泄露。所以,uncaughtException的正确使用姿势是,当uncaughtException触发,记录error日志,然后结束Node进程,我们通过日志监控,报警及时解决异常。

process.on('uncaughtException', function(err) {
    // 记录日志
    logger(err);
    // 结束进程
    process.exit(1);
});

1.3 domain

为了弥补try/catch和uncaughtException的不足,在node v0.8+版本的时候,发布了一个模块domain,这个模块能捕捉异步回调中出现的异常。
看下面的示例:

var d = domain.create();

process.on('uncaughtException', function(err) {
    console.error(err);
});

d.on('error', function(err) {
    console.error('Error caught by domain:', err);
});

d.run(function() {
    process.nextTick(function() {
        throw new Error("test domain");
    });
});

运行代码我们会发现,异常会被domain捕获到,uncaughtException不会被触发。虽然我们对domain模块寄予厚望,不过目前domain模块的评级为“Unstable”,因为存在不少性能以及稳定性问题。
关于domain的详细介绍,可以看看以下几篇文章:

二 阻止异常发生

我们当然无法阻止异常的发生,这里说的阻止异常发生,是希望大家能养成良好的编码习惯,严谨的思维逻辑,来尽可能减少代码抛出未捕获异常。

2.1 良好的异常处理习惯

  • 异步API编写规范:由于异步调用中回调函数里的异常无法被外部捕获,所以我们将API内部发生的异常作为第一个参数传递给回调函数,包括NodeJS官方的API是遵循这个规范的。
fs.readFile('/t.txt', function (err, data) {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});
// 不推荐的做法
function fun(options,callback){
    if(!options{
        throw new Error("..")
    }
}

// 推荐的做法
function fun(options,callback){
    if(!options){
        callback(err,null)
    }
}
  • 严格校验用户的输入
function doSth(cb){
    if(typeof cb === 'function'){
        cb();
    }
}
  • 使用try/catch处理可能出现异常的代码
var obj;
try{
    obj = JSON.parse('')
}catch(e){
    obj = {};
}
  • 不要直接在controller中抛异常,应该用500等状态更友好的返回错误
// 不推荐的做法
app.get('/item.html', function (req, res, next) {
    if(!query["id"]){
        throw new Error('no item id');
    }
});
// 推荐的做法
app.get('/item.html', function (req, res, next) {
    if(!query["id"]){
        next();
    }
});

2.2 单元测试

单元测试的重要性想必所有人都清楚,JS代码跑在浏览器端的时候我们未必会做,因为异常通常只会影响部分人使用的部分功能,不足以引起很多人的重视。JS代码跑在服务端情况完全不一样了,一旦出现异常,影响的是所有的用户,所以单元测试就显得非常重要。

至于如何在NodeJS中写单元测试,可以看看两位大神的分享:

2.3 记录日志

还是那句说,谁也不敢保证自己的代码不出现异常,因为有运行环境,网络环境等各种不稳定因素,所以建立健全的排查和跟踪机制就显得很重要,而日志就是实现这种机制的关键。
阿里线上环境已经有完善的日志监控体现,我们要做的就是去学会如何使用他。

ali-logger:http://search.npm.taobao.net/package/ali-logger

三 多进程架构

3.1 cluster

cluster模块用于创建共享端口的多进程模式,这种模式使多个进程间共享一个监听状态的socket,并由系统将accept的connection分配给不同的子进程。
文档上有一个简单的示例:

var cluster = require('cluster');
var http = require('http');
var numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  // Fork workers.
  for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }

  cluster.on('exit', function(worker, code, signal) {
    console.log('worker ' + worker.process.pid + ' died');
  });
} else {
  // Workers can share any TCP connection
  // In this case its a HTTP server
  http.createServer(function(req, res) {
    res.writeHead(200);
    res.end("hello world\n");
  }).listen(8000);
}

利用cluster,我们可以根据CUP的数量创建多个worker进程,用户的请求会被分配到不同的进程上,如果某个进程出现异常,可以直接将这个进程crash掉,而不会影响其他进程。
关于cluster实现原理的介绍文章非常多,想深入了解的可以自行搜索一下。

3.1.1 graceful + recluster

数据产品中使用graceful + recluster两个模块实现多进程和服务器稳定性的工作,分享一下使用方法:

  • graceful : 当uncaughtException触发后,延迟一段时间退出进程
  • recluster : 实现多进程,并且当有进程退出实现自动重启。

app.js

var app = require('../app');
var graceful = require('graceful');

var server = app.listen(app.get('port'), function() {
    debug('Express server listening on port ' + server.address().port);
});

graceful({
    server: server,
    killTimeout: 30000,
    error:function(e){
        logger.error(e);
    }
});

server.js

var recluster = require('recluster'),
    path = require('path');

var cluster = recluster(path.join(__dirname, 'app.js'));
cluster.run();

process.on('SIGUSR2', function() {
    console.log('Got SIGUSR2, reloading cluster...');
    cluster.reload();
});

console.log("spawned cluster, kill -s SIGUSR2", process.pid, "to reload");

开发环境,直接通过app启动:

$ node app.js

生产环境, 启动多个 worker:

$ node server.js

3.1.2 pm2

如果你觉得graceful + recluster的方式太复杂,那么pm2肯定是你最理想的选择。
pm2非常强大,生产环境使用pm2启动你的Node服务是个不错的选择,他能自动利用你的多核cup,完善的监控,日志记录等等..

pm2使用非常简单:

$ npm install pm2@latest -g
$ pm2 start app.js
$ pm2 list

pm2

如果你想更多的了解pm2,可以直接看pm2的文档:https://github.com/Unitech/pm2

不过正是由于pm2功能太过强大,我们没有选择pm2,因为他太复杂了,感觉还没有能力驾驭他,特别是万一出现问题,我们还不知道如何解决。也许我们的顾虑是多余的,不过需要一点时间去了解他。

小结

刚开始学习Node的使用,对Node确实有点小担心,因为使用别的语言做Web服务,根本不用担心因为一个错误导致整个服务crash的问题。
随着对Node的了解,我掌握了一些技巧,也打消了一些顾虑。
不过毕竟Node应用经验有限,所以欢迎大家一起探讨,积累更多宝贵的经验。

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