第四章 Node.js核心模块
核心模块是 Node.js 的心脏，它由一些精简而高效的库组成，为 Node.js 提供了基本的API。本章中，我们挑选了一部分最常用的核心模块加以详细介绍，主要内容包括：
全局对象；
常用工具；
事件机制；
文件系统访问；
HTTP 服务器与客户端。
4.1 全局对象
JavaScript 中有一个特殊的对象，称为全局对象（Global Object），它及其所有属性都可以在程序的任何地方访问，即全局变量。在浏览器 JavaScript 中，通常 window 是全局对象，而 Node.js 中的全局对象是 global，所有全局变量（除了 global 本身以外）都是 global对象的属性。
我们在 Node.js 中能够直接访问到对象通常都是 global 的属性，如 console、process 等，下面逐一介绍。
4.2 全局对象与全局变量
global 最根本的作用是作为全局变量的宿主。按照 ECMAScript 的定义，满足以下条件的变量是全局变量：
在最外层定义的变量；
全局对象的属性；
隐式定义的变量（未定义直接赋值的变量）。
当你定义一个全局变量时，这个变量同时也会成为全局对象的属性，反之亦然。需要注意的是，在 Node.js 中你不可能在最外层定义变量，因为所有用户代码都是属于当前模块的，而模块本身不是最外层上下文。
永远使用 var 定义变量以避免引入全局变量，因为全局变量会污染命名空间，提高代码的耦合风险。
4.3 process
process 是一个全局变量，即 global 对象的属性。它用于描述当前 Node.js 进程状态的对象，提供了一个与操作系统的简单接口。通常在你写本地命令行程序的时候，少不了要和它打交道。下面将会介绍 process 对象的一些最常用的成员方法。
process.argv是命令行参数数组，第一个元素是 node，第二个元素是脚本文件名，从第三个元素开始每个元素是一个运行参数。
console.log(process.argv);$ node argv.js 1991 name=byvoid --v "Carbo Kuo"
[ 'node',
'/home/byvoid/argv.js',
'1991',
'name=byvoid',
'--v',
'Carbo Kuo' ]4.4 console
console 用于提供控制台标准输出，它是由 Internet Explorer 的 JScript 引擎提供的调试工具，后来逐渐成为浏览器的事实标准。Node.js 沿用了这个标准，提供与习惯行为一致的console 对象，用于向标准输出流（stdout）或标准错误流（stderr）输出字符。
console.log()：向标准输出流打印字符并以换行符结束。console.log 接受若干个参数，如果只有一个参数，则输出这个参数的字符串形式。如果有多个参数，则以类似于 C 语言 printf() 命令的格式输出。第一个参数是一个字符串，如果没有参数，只打印一个换行。
console.error()：与 console.log() 用法相同，只是向标准错误流输出。
console.trace()：向标准错误流输出当前的调用栈
4.5 常用工具 util
util 是一个 Node.js 核心模块，提供常用函数的集合，用于弥补核心 JavaScript 的功能过于精简的不足。
util.inherits
util.inherits(constructor, superConstructor)是一个实现对象间原型继承的函数。JavaScript 的面向对象特性是基于原型的，与常见的基于类的不同。JavaScript 没有提供对象继承的语言级别特性，而是通过原型复制来实现的，具体细节我们在附录A中讨论，在这里我们只介绍 util.inherits 的用法，示例如下：
var util = require('util');
function Base() {
this.name = 'base';
this.base = 1991;
this.sayHello = function() {
console.log('Hello ' + this.name);
};
}
Base.prototype.showName = function() {
console.log(this.name);
};
function Sub() {
this.name = 'sub';
}
util.inherits(Sub, Base);
var objBase = new Base();
objBase.showName();
objBase.sayHello();
console.log(objBase);
var objSub = new Sub();
objSub.showName();
//objSub.sayHello();
console.log(objSub);util.inspect
util.inspect(object,[showHidden],[depth],[colors])是一个将任意对象转换为字符串的方法，通常用于调试和错误输出。它至少接受一个参数 object，即要转换的对象。showHidden 是一个可选参数，如果值为 true，将会输出更多隐藏信息。depth 表示最大递归的层数，如果对象很复杂，你可以指定层数以控制输出信息的多少。如果不指定depth，默认会递归2层，指定为 null 表示将不限递归层数完整遍历对象。如果color 值为 true，输出格式将会以 ANSI 颜色编码，通常用于在终端显示更漂亮的效果。特别要指出的是，util.inspect 并不会简单地直把对象转换为字符串，即使该对象定义了 toString 方法也不会调用。
var util = require('util');
function Person() {
this.name = 'byvoid';
this.toString = function() {
return this.name;
};
}
var obj = new Person();
console.log(util.inspect(obj));
console.log(util.inspect(obj, true));运行结果是：
{ name: 'byvoid', toString: [Function] }
{ toString:
{ [Function]
[prototype]: { [constructor]: [Circular] },
[caller]: null,
[length]: 0,
[name]: '',
[arguments]: null },
name: 'byvoid' }除了以上我们介绍的几个函数之外，util还提供了util.isArray()、util.isRegExp()、util.isDate()、util.isError() 四个类型测试工具，以及 util.format()、util. debug() 等工具。有兴趣的读者可以访问 http://nodejs.org/api/util.html 了解详细内容。
4.6 事件驱动 events
events 是 Node.js 最重要的模块，没有“之一”，原因是 Node.js 本身架构就是事件式的，而它提供了唯一的接口，所以堪称 Node.js 事件编程的基石。events 模块不仅用于用户代码与 Node.js 下层事件循环的交互，还几乎被所有的模块依赖。
事件发射器
events 模块只提供了一个对象： events.EventEmitter。EventEmitter 的核心就是事件发射与事件监听器功能的封装。EventEmitter 的每个事件由一个事件名和若干个参数组成，事件名是一个字符串，通常表达一定的语义。对于每个事件，EventEmitter 支持若干个事件监听器。当事件发射时，注册到这个事件的事件监听器被依次调用，事件参数作为回调函数参数传递。
让我们以下面的例子解释这个过程：
var events = require('events');
var emitter = new events.EventEmitter();
emitter.on('someEvent', function(arg1, arg2) {
console.log('listener1', arg1, arg2);
});
emitter.on('someEvent', function(arg1, arg2) {
console.log('listener2', arg1, arg2);
});
emitter.emit('someEvent', 'byvoid', 1991);运行的结果是：
listener1 byvoid 1991
listener2 byvoid 1991以上例子中，emitter 为事件 someEvent 注册了两个事件监听器，然后发射了someEvent 事件。运行结果中可以看到两个事件监听器回调函数被先后调用。
这就是EventEmitter最简单的用法。接下来我们介绍一下EventEmitter常用的API。
EventEmitter.on(event, listener) 为指定事件注册一个监听器，接受一个字符串 event 和一个回调函数 listener。
EventEmitter.emit(event, [arg1], [arg2], [...]) 发射 event 事件，传递若干可选参数到事件监听器的参数表。
EventEmitter.once(event, listener) 为指定事件注册一个单次监听器，即监听器最多只会触发一次，触发后立刻解除该监听器。
EventEmitter.removeListener(event, listener) 移除指定事件的某个监听器，listener 必须是该事件已经注册过的监听器。
EventEmitter.removeAllListeners([event]) 移除所有事件的所有监听器，如果指定 event，则移除指定事件的所有监听器。
4.7 error 事件
EventEmitter 定义了一个特殊的事件 error，它包含了“错误”的语义，我们在遇到异常的时候通常会发射 error 事件。当 error 被发射时，EventEmitter 规定如果没有响应的监听器，Node.js 会把它当作异常，退出程序并打印调用栈。我们一般要为会发射 error事件的对象设置监听器，避免遇到错误后整个程序崩溃。例如：
var events = require('events');
var emitter = new events.EventEmitter();
emitter.emit('error');运行时会显示以下错误：
node.js:201
throw e; // process.nextTick error, or 'error' event on first tick
^
Error: Uncaught, unspecified 'error' event.
at EventEmitter.emit (events.js:50:15)
at Object.<anonymous> (/home/byvoid/error.js:5:9)
at Module._compile (module.js:441:26)
at Object..js (module.js:459:10)
at Module.load (module.js:348:31)
at Function._load (module.js:308:12)
at Array.0 (module.js:479:10)
at EventEmitter._tickCallback (node.js:192:40)4.8继承 EventEmitter
大多数时候我们不会直接使用 EventEmitter，而是在对象中继承它。包括 fs、net、http 在内的，只要是支持事件响应的核心模块都是 EventEmitter 的子类。为什么要这样做呢？原因有两点。首先，具有某个实体功能的对象实现事件符合语义，事件的监听和发射应该是一个对象的方法。其次 JavaScript 的对象机制是基于原型的，支持部分多重继承，继承 EventEmitter 不会打乱对象原有的继承关系。
4.9 文件系统 fs
fs 模块是文件操作的封装，它提供了文件的读取、写入、更名、删除、遍历目录、链接等 POSIX 文件系统操作。与其他模块不同的是，fs 模块中所有的操作都提供了异步的和同步的两个版本，例如读取文件内容的函数有异步的 fs.readFile() 和同步的fs.readFileSync()。我们以几个函数为代表，介绍 fs 常用的功能，并列出 fs 所有函数的定义和功能。
4.10 fs.readFile
fs.readFile(filename,[encoding],[callback(err,data)])是最简单的读取文件的函数。它接受一个必选参数 filename，表示要读取的文件名。第二个参数 encoding是可选的，表示文件的字符编码。callback 是回调函数，用于接收文件的内容。如果不指定 encoding，则 callback 就是第二个参数。回调函数提供两个参数 err 和 data，err 表示有没有错误发生，data 是文件内容。如果指定了 encoding，data 是一个解析后的字符串，否则 data 将会是以 Buffer 形式表示的二进制数据。
例如以下程序，我们从 content.txt 中读取数据，但不指定编码：
var fs = require('fs');
fs.readFile('content.txt', function(err, data) {
if (err) {
console.error(err);
} else {
console.log(data);
}
});假设 content.txt 中的内容是 UTF-8 编码的 Text 文本文件示例，运行结果如下：
<Buffer 54 65 78 74 20 e6 96 87 e6 9c ac e6 96 87 e4 bb b6 e7 a4 ba e4 be 8b>这个程序以二进制的模式读取了文件的内容，data 的值是 Buffer 对象。如果我们给fs.readFile 的 encoding 指定编码：
var fs = require('fs');
fs.readFile('content.txt', 'utf-8', function(err, data) {
if (err) {
console.error(err);
} else {
console.log(data);
}
});那么运行结果则是
Text 文本文件示例当读取文件出现错误时，err 将会是 Error 对象。如果 content.txt 不存在，运行前面的代码则会出现以下结果：
{ [Error: ENOENT, no such file or directory 'content.txt'] errno: 34, code: 'ENOENT',
path: 'content.txt' }Node.js 的异步编程接口习惯是以函数的最后一个参数为回调函数，通常一个函数只有一个回调函数。回调函数是实际参数中第一个是 err，其余的参数是其他返回的内容。如果没有发生错误，err 的值会是 null 或undefined。如果有错误发生，err 通常是 Error 对象的实例。
4.11 fs.readFileSync
fs.readFileSync(filename, [encoding])是 fs.readFile 同步的版本。它接受的参数和 fs.readFile 相同，而读取到的文件内容会以函数返回值的形式返回。如果有错误发生，fs 将会抛出异常，你需要使用 try 和 catch 捕捉并处理异常。与同步 I/O 函数不同，Node.js 中异步函数大多没有返回值。
4.12 fs.open
fs.open(path, flags, [mode], [callback(err, fd)])是 POSIX open 函数的封装，与 C 语言标准库中的 fopen 函数类似。它接受两个必选参数，path 为文件的路径，flags 可以是以下值。
r ：以读取模式打开文件。
r+ ：以读写模式打开文件。
w ：以写入模式打开文件，如果文件不存在则创建。
w+ ：以读写模式打开文件，如果文件不存在则创建。
a ：以追加模式打开文件，如果文件不存在则创建。
a+ ：以读取追加模式打开文件，如果文件不存在则创建。
mode 参数用于创建文件时给文件指定权限，默认是 0666①。回调函数将会传递一个文件描述符 fd②。
4.13 fs.read
fs.read(fd, buffer, offset, length, position, [callback(err, bytesRead, buffer)])是 POSIX read 函数的封装，相比 fs.readFile 提供了更底层的接口。fs.read的功能是从指定的文件描述符 fd 中读取数据并写入 buffer 指向的缓冲区对象。offset 是buffer 的写入偏移量。length 是要从文件中读取的字节数。position 是文件读取的起始位置，如果 position 的值为 null，则会从当前文件指针的位置读取。回调函数传递bytesRead 和 buffer，分别表示读取的字节数和缓冲区对象。
以下是一个使用 fs.open 和 fs.read 的示例。
var fs = require('fs');
fs.open('content.txt', 'r', function(err, fd) {
if (err) {
console.error(err);
return;
}
var buf = new Buffer(8);
fs.read(fd, buf, 0, 8, null, function(err, bytesRead, buffer) {
if (err) {
console.error(err);
return;
}
console.log('bytesRead: ' + bytesRead);
console.log(buffer);
})
});运行结果则是：
bytesRead: 8
<Buffer 54 65 78 74 20 e6 96 87>一般来说，除非必要，否则不要使用这种方式读取文件，因为它要求你手动管理缓冲区和文件指针，尤其是在你不知道文件大小的时候，这将会是一件很麻烦的事情。
表4-1列出了fs所有函数的定义和功能。