Node.js核心模块介绍

1. fs 模块

fs（File System）模块允许对文件系统进行操作，提供了文件读写、文件夹操作等功能。fs 支持同步和异步两种 API。

1.1. 常用方法

读取文件：

异步: fs.readFile()
同步: fs.readFileSync()

写入文件：

异步: fs.writeFile()
同步: fs.writeFileSync()

是否存在：

fs.existsSync()

读取目录：

异步: fs.readdir()
同步: fs.readdirSync()

1.2. 代码示例

异步读取文件：

const fs = require('fs');// 异步读取文件内容
fs.readFile('./example.txt', 'utf-8', (err, data) => {if (err) {console.error(err);return;}console.log(data);
});

同步写入文件：

const fs = require('fs');// 同步写入文件内容
fs.writeFileSync('./example.txt', 'Hello, Node.js!');
console.log('文件已写入');

2. path 模块

path 模块提供了一些实用函数来处理和转换文件路径。它是与操作系统无关的，跨平台时会根据系统自动调整路径格式。

2.1. 常用方法

path.join()：将多个路径拼接成一个路径。
path.resolve()：将相对路径解析为绝对路径。
path.basename()：返回路径的最后一部分文件名。
path.dirname()：返回路径的目录部分。
path.extname()：返回文件的扩展名。

2.2. 代码示例

const path = require('path');// 拼接路径
const fullPath = path.join(__dirname, 'files', 'example.txt');
console.log(fullPath);  // /Users/.../files/example.txt// 获取文件名
const fileName = path.basename(fullPath);
console.log(fileName);  // example.txt// 获取扩展名
const ext = path.extname(fullPath);
console.log(ext);  // .txt// 获取绝对路径
const absolutePath = path.resolve('example.txt');
console.log(absolutePath);  // /Users/.../example.txt

3. os 模块

os 模块提供了一些与操作系统相关的实用工具函数，可以获取系统信息、用户信息等。

3.1. 常用方法

os.arch()：返回操作系统的架构。
os.platform()：返回操作系统的平台。
os.cpus()：返回系统的 CPU 信息。
os.freemem()：返回可用的系统内存。
os.totalmem()：返回系统的总内存。
os.homedir()：返回当前用户的主目录。
os.uptime()：返回系统运行时间，单位秒。

3.2. 代码示例

const os = require('os');// 获取操作系统架构
console.log(os.arch());  // x64// 获取操作系统平台
console.log(os.platform());  // darwin (macOS) / linux / win32// 获取系统 CPU 信息
console.log(os.cpus());// 获取可用内存和总内存
console.log(`Free memory: ${os.freemem()} bytes`);
console.log(`Total memory: ${os.totalmem()} bytes`);// 获取用户的主目录
console.log(os.homedir());// 获取系统运行时间
console.log(`System uptime: ${os.uptime()} seconds`);

4. process 模块

process 模块提供了与当前 Node.js 进程相关的功能，包括获取环境变量、退出进程、与操作系统交互等。

4.1. 进程的常用场景

获取和设置环境变量。
获取命令行参数。
控制进程的生命周期，比如退出、发送信号等。

4.2. 常用属性与方法

process.argv：获取命令行参数。
process.env：访问环境变量。
process.exit()：退出当前进程。
process.cwd()：获取当前工作目录。
process.memoryUsage()：获取进程的内存使用情况。
process.nextTick()：将回调放入下一次事件循环中执行。

4.3. 代码示例

获取命令行参数：

// 运行 node app.js arg1 arg2
console.log(process.argv);  // ['node', 'app.js', 'arg1', 'arg2']

退出进程：

console.log('即将退出进程');
process.exit(0);  // 0 表示成功退出process.exit(1);  // 非零退出码表示出错或异常退出

读取环境变量：

const env = process.env.NODE_ENV || 'development';
console.log(`当前环境是：${env}`);

5. child_process 模块

Node.js 的 child_process 模块提供了创建和管理子进程的功能。它允许从 Node.js 应用程序中执行外部命令、启动其他程序或运行脚本。通过子进程，Node.js 可以在自身的单线程模型中实现并发任务的处理。

5.1. 子进程的常用场景

并行执行任务：当有多个任务需要并行处理时，可以使用 spawn() 或 fork() 来创建多个子进程，从而提高应用的并发能力。
执行外部命令或脚本：使用 exec() 来执行外部的 shell 命令、调用外部工具等。
分离任务：如果一个任务可能导致崩溃或阻塞主进程，可以将其放入子进程中运行，以确保主进程的健壮性。

5.2. 子进程模块的常用方法

exec()：用于执行一个 shell 命令，返回标准输出和标准错误，适合短命令执行。
spawn()：用于启动一个新的进程，可以与其进行持续的流式通信，适合长时间运行的任务。
fork()：专门用于创建新的 Node.js 子进程，并允许在父进程和子进程之间传递消息。

5.3. exec() 方法

exec() 是用来执行简单命令的，比如 shell 命令或其他外部脚本。它适合用于执行短时间内返回结果的命令。

const { exec } = require('child_process');// 执行一个 shell 命令
exec('ls -l', (error, stdout, stderr) => {if (error) {console.error(`执行错误: ${error}`);return;}console.log(`标准输出: ${stdout}`);console.error(`标准错误: ${stderr}`);
});

在这个例子中，exec() 执行了一个 ls -l 命令来列出当前目录的文件列表。

5.4. spawn() 方法

spawn() 用于创建一个新进程，并且可以通过数据流与这个进程进行通信。spawn() 适合长时间运行的任务或者需要不断与子进程交互的任务。

const { spawn } = require('child_process');// 启动一个新的进程，执行 `ls -l`
const ls = spawn('ls', ['-l']);// 监听子进程的标准输出
ls.stdout.on('data', (data) => {console.log(`标准输出: ${data}`);
});// 监听子进程的错误输出
ls.stderr.on('data', (data) => {console.error(`标准错误: ${data}`);
});// 监听子进程的退出事件
ls.on('close', (code) => {console.log(`子进程退出，退出码: ${code}`);
});

在这个例子中，spawn() 被用来执行 ls -l 命令，并通过事件监听器处理标准输出、标准错误和进程退出。

5.5. fork() 方法

fork() 是 child_process 中的一个特殊方法，它专门用于创建新的 Node.js 进程，并且允许父子进程之间进行 IPC（进程间通信）。

fork() 启动的子进程是一个独立的 Node.js 进程，且可以通过 message 事件进行消息传递。

假设我们有一个 child.js 文件，内容如下：

// child.js
process.on('message', (msg) => {console.log(`子进程接收到消息: ${msg}`);process.send(`你好，父进程！`);
});

然后，我们在父进程中使用 fork() 来启动这个子进程并与它通信：

// main.js
const { fork } = require('child_process');// 创建一个新的子进程，运行 child.js
const child = fork('./child.js');// 向子进程发送消息
child.send('你好，子进程！');// 接收子进程发来的消息
child.on('message', (msg) => {console.log(`父进程接收到消息: ${msg}`);
});

在这个例子中，父进程启动了 child.js 子进程，并通过 send() 和 message 事件来实现进程间的消息传递。

5.6. spawn() 与 exec() 的区别

exec()：

适合执行简单、短命令，如 shell 命令，一次性返回结果。
exec() 将整个命令的输出缓存在内存中，可能会导致内存溢出问题。

spawn()：

适合执行长时间运行的任务或需要流式处理数据的任务。
spawn() 是基于数据流的，输出和输入是通过流的方式处理，不会占用大量内存。

5.7. 总结

exec()：用于执行外部命令，适合短时间的任务，返回的是标准输出和错误输出。
spawn()：适用于长时间运行的任务，支持流式数据传输，可以持续监听输出。
fork()：用于创建新的 Node.js 子进程，允许父子进程之间进行消息传递，是多进程并发任务的常用方式。

6. util.promisify

util.promisify 是 Node.js 提供的一个工具函数，它将传统回调风格的异步函数转换为返回 Promise 的函数。这样可以更方便地使用 async/await 来处理异步操作。

6.1. 常用场景

许多 Node.js 核心模块（如 fs）的异步方法使用回调函数，可以使用 util.promisify 将它们转换为 Promise 风格，以便在现代异步代码中使用。

6.2. 示例代码

使用 util.promisify 将 fs.readFile 转换为 Promise 版本。

const fs = require('fs');
const util = require('util');// 将 fs.readFile 转换为 Promise 风格
const readFile = util.promisify(fs.readFile);// 使用 async/await 读取文件
(async () => {try {const data = await readFile('./example.txt', 'utf-8');console.log(data);} catch (error) {console.error(error);}
})();

通过 promisify，我们可以轻松将任何基于回调的异步函数转换为返回 Promise 的函数，这使得代码更加现代和简洁。