Платформа node.js

Большинство программ для веб-сервера в этой книге написаны на основе платформы (фреймворка) node.js, позволяющей программировать в операционной системе на языке JavaScript. Первоначально язык JavaScript предназначался для использования в веб-браузерах, чтобы предоставить пользователям возможности взаимодействия с веб-страницами, которые не обеспечивались средствами HTML^[1]. Вскоре он стал стандартным языком программирования приложений для веб-браузеров. В 2009 году Райан Даль (Ryan Dahl) с группой программистов из компании Joyent решили использовать язык JavaScript при создании серверных программ, для чего они и разработали платформу node.js. Впоследствии эта платформа приобрела большую популярность для программирования серверных приложений, а также нашла много других применений.

Весьма примечательно, что созданные созданные с использованием платформы node.js программы могут исполняться на локальном или встроенном компьютере, не требуя для этого установки веб-сервера^[2]. Это дает возможность протестировать на локальном компьютере свеженаписанные программы, прежде чем загружать их на веб-сайт. Платформа node.js также позволяет создавать клиент-серверные приложения для использования в домашней сети без необходимости подключения к Интернету. Чтобы упростить выполнение примеров этой книги, в большинстве случаев в качестве сервера в ней задействуется локальный компьютер.

В отличие от среды Processing, для платформы node.js не существует стандартного графического интерфейса пользователя. Работа с ней выполняется с помощью командной строки. Загрузите программу установщика node.js с сайта https://nodejs.org/en/ и установите ее на свой компьютер. Затем откройте окно программы терминала, как описано в предыдущем разделе, и выполните команду:

$ node –v

В ответ на экран должно быть выведено сообщение наподобие следующего:

v6.9.5

Это сообщение содержит информацию о версии node.js, установленной на компьютере. Код для проектов этой книги писался под версию node.js 6.9.5, поэтому для их исполнения на вашем компьютере должна быть установлена эта или более поздняя версия node.js.

Установка набора средств разработки

Для создания программ в node.js требуется также ряд других программных средств разработки, которые могут отсутствовать у начинающих программистов. Такой набор состоит из компиляторов, текстовых редакторов и отладчиков и иногда называется цепочкой инструментов^[3] (что подразумевает последовательное их использование). Для компьютеров под Windows большинство этих инструментов доступны в пакете интегрированной среды разработки Microsoft Visual Studio, а под macOS — в интегрированной среде разработки XCode.

Пакет Visual Studio платный, но также существует его бесплатная версия Community Edition. Загрузить любую версию пакета, включая бесплатную, можно по адресу: www.visualstudio.com/downloads/.

Пакет XCode можно загрузить из магазина приложений Mac App Store. После установки этого пакета нужно будет также установить средства XCode для работы в командной строке. Это можно сделать, выполнив следующую команду:

$ xcode-select --install

После установки необходимых программных средств можно устанавливать и node.js.

Пишем код

Итак, создадим в node.js первую программу. Запустите свой текстовый редактор, введите в него следующий код:

console.log("Hello world!");

и сохраните файл под именем hello.js на своем компьютере.

Затем запустите программу терминала и перейдите в каталог, в котором вы сохранили программу. Запустите программу на исполнение, выполнив команду:

$ node hello.js

В результате исполнения этой команды на экран будет выведен следующий текст:

Hello world!

Примерно так же захватывающе, как ваш первый скетч на Processing^[4], не так ли?

Веб-сервер на node.js

Платформа node.js первоначально предназначалась для написания веб-серверов, и именно с ее помощью большинство пользователей создают такие программы.

Сервер — это программа, которая предоставляет в сети сервисы другим программам, которые называются клиентами. Клиенты посылают веб-серверу запросы по протоколу HTTP^[5]. В ответ на эти запросы сервер отсылает клиенту файлы HTML, изображений, аудио и других элементов веб-сайта. Например, ваш веб-браузер, выполняющий роль клиента, устанавливает подключение к серверу и запрашивает веб-страницу. Серверная программа принимает подключение и доставляет клиентской программе (т. е. браузеру) файлы, представляющие эту веб-страницу.

Протокол HTTP, серверы и клиенты рассматриваются более подробно в главе 3, однако мы и сейчас можем написать простой сервер на node.js.

Пишем код

Создайте в своем домашнем каталоге каталог под названием simpleServer. Затем откройте текстовый редактор, введите в него представленную далее программу и сохраните ее в файле server.js в каталоге simpleServer.

Рассмотрим ее код подробнее, чтобы выяснить, как выглядит общая структура программ node.js:

1. Подключаются библиотеки:

// подключаем библиотеки и объявляем глобальные переменные:
 
var express = require('express'); // Подключаем библиотеку express

1. Определяются глобальные переменные:

var server = express(); // создаем объект server,
 
// используя библиотеку express

1. Определяются функции обратного вызова:

// определяем функцию, которая вызывается
 
// при поступления запроса от клиента:
 
function respondToClient(request, response) {
 
console.log("got a request"); // выводим сообщение
 
//в консоли командной строки
 
//отправляем сообщение клиенту:
 
response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/html"});
 
response.write("Hello, client!");
 
response.end();
 
}

1. Исполняется основной код:

// Запускаем сервер:
 
server.listen (8080);
 
// определяем, что делать при получении запроса клиента:
 
server.get('/*', respondToClient);
 
console.log("Server is listening on port 8080");

Убедитесь в наличии подключения к Интернету, затем перейдите в командной строке в каталог simpleServer и выполните команду:

$ npm install express

Эта команда дает указание npm — диспетчеру пакетов node (node package manager) установить библиотеку express.js, которая необходима для работы сервера. В процессе исполнения команды отображается индикатор выполнения, выводятся несколько предупреждений, и по завершении исполнения снова возвращается командная строка. Теперь выполните следующую команду:

$ node server.js

В результате исполнения этой команды на экран выведется следующий текст:

Server is listening on port 8080 (Сервер прослушивает порт 8080)

После этого предложение командной строки вы увидеть не сможете, поскольку, в отличие от программы из файла hello.js, исполнение которой завершилось после выполнения одной ее строки, эта программа продолжает исполняться. Откройте какой-либо браузер и введите в строку адреса:

$ node server.js
http://localhost:8080

В результате должна открыться страница, наподобие показанной на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Результат исполнения программы сервера node.js браузере

При этом в консоли командной строки должно отобразиться сообщение типа следующего:

Got a request! (Получен запрос!)

И так на каждый запрос веб-браузера сервер выводит ответ в консоль командной строки. Иногда после ввода адреса в адресную строку веб-браузер посылает серверу два запроса, одним из которых является запрос favicon — небольшого значка слева от адреса страницы в строке адреса веб-браузера.

Чтобы завершить работу программы веб-сервера, нажмите на клавиатуре комбинацию клавиш <Ctrl>+<C>.

Структура программ node.js

Структура программ node.js (которые иногда называются скриптами или сценариями) иная, чем у скетчей Processing. Рассмотрим некоторые из этих различий.

Прежде всего, JavaScript (и, соответственно, node.js) является языком со слабым контролем типов данных. Это означает, что при объявлении переменных объявлять тип их данных не нужно — достаточно объявить их с помощью ключевого слова var. А JavaScript сам попытается определить тип данных переменной в зависимости от способа ее применения.

Второе, JavaScript является функциональным языком программирования. То есть переменные в нем могут содержать не только значения, но и функции. Все станет вам более понятным, когда вы увидите реализацию этого принципа на практике. Посмотрите на программу веб-сервера из предыдущего раздела. В первой строке программы создается копия (которая называется экземпляром) библиотеки node.js express, которая сохраняется в переменной express. Функции этой библиотеки будут затем вызываться из переменной http. Во второй строке кода функция express() создает экземпляр всей библиотеки express, который сохраняется в переменной server. Далее, в конце программы, вызывается функция listen() объекта server, которая прослушивает порт 8080 на наличие новых запросов от клиентов.

Третье, программы JavaScript исполняются асинхронно. Это означает, что каждая команда начинает исполняться сразу же после запуска предыдущей, не дожидаясь завершения ее исполнения. При вызове функции ей часто передается функция обратного вызова, которая исполняется, когда она готова выдать какие-либо результаты. Пример использования такой функции можно увидеть во второй строке основного кода программы server.js — функция server.get() содержит функцию обратного вызова respondToClient(), которая исполняется при каждом поступлении запроса от нового клиента. Благодаря свойству асинхронности программ JavaScript, сервер может одновременно отвечать на несколько запросов, без необходимости завершить ответ на один, чтобы начать отвечать на другой.

В языке JavaScript используется синтаксис в стиле языков С и Java. В частности, операторы (инструкции) заканчиваются точкой с запятой, а блоки кода заключаются в фигурные скобки. Синтаксис в стиле языка С используется и для условных операторов if-then и операторов цикла for.

Сценарии серверов на node.js обычно имеют такую структуру:

1. С помощью функции require() подключаются все необходимые библиотеки.
2. Объявляются переменные, область действия которых охватывает всю программу (глобальные переменные).
3. Объявляются функции обратного вызова, которые будут использоваться в основном коде.
4. Исполняется основной код.

В соответствии с этой структурой и создана программа server.js.

Дополнительную информацию по синтаксису node.js вы найдете в руководстве, которое можно загрузить с веб-сайта www.nodejs.org. Более подробно программирование с использованием node.js описано в книге Шелли Пауэрс (Shelley Powers) «Learning Node: Moving to the Server-Side» (издательство O’Reilly). А книга Этана Брауна (Ethan Brown) «Learning JavaScript» (издательство O’Reily) поможет вам в изучении языка JavaScript.

1. HTML, HyperText Markup Language — язык разметки гипертекстовых документов. ↑
2. Значимость этого обстоятельства становится понятной в свете того факта, что для исполнения на локальном или удаленном компьютере программ, написанных на другом популярном языке для серверных программ — PHP, требуется наличие веб-сервера — например, Apache. ↑
3. От англ. toolchain. ↑
4. К сожалению, русские буквы с консольном режиме в среде node.js не отображаются, поэтому получить здесь «Здравствуй, мир!» у нас не получится. ↑
5. HTTP, Hypertext Transfer [Transport] Protocol — протокол передачи гипертекста. ↑