知识点

事件循环

Node.js 的事件循环是单线程的，负责调度和处理异步操作。

执行阶段：

• Timers (计时器阶段)：执行 setTimeout 和 setInterval 的回调
• Pending Callbacks (待处理回调阶段)：处理某些系统操作的回调，例如文件系统操作完成后的回调
• Idle, Prepare (空闲阶段)：内部使用
• Poll (轮询阶段)：获取新的 I/O 事件，执行与 I/O 相关的回调
• Check (检查阶段)：执行 setImmediate 回调
• Close Callbacks (关闭回调阶段)：处理如 socket.on("close") 等回调

微任务队列： Promise 的回调会被加入到微任务队列（Microtask Queue），并且优于宏任务队列（如 setTimeout）。

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性能优化

1. 异步编程 使用 Promise、async/await、stream 来防止阻塞事件循环

2. 代码分解 避免代码逻辑过于复杂，通过模块化拆分大型代码块

3. 负载均衡 使用 cluster 模块或负载均衡工具（如 Nginx）来分发请求到多个 worker

4. 缓存机制 使用缓存（如 Redis、Memcached）来降低数据库查询频率

5. 避免内存泄漏 定期监控和调试内存泄漏，使用 process.memoryUsage() 和工具如 heapdump

6. 使用流 处理大文件时，利用流（Streams）逐块读取或写入，替代一次性加载

7. 性能监控工具 使用 clinic.js、node --prof 或其他 APM 工具（如 New Relic）分析瓶颈

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流（Streams）

流是在 Node.js 中处理连续数据流的抽象，适用于处理无法一次性装载到内存中的大数据。

流的类型：

1. 可读流 (Readable)：从数据源读取数据（如 fs.createReadStream）
2. 可写流 (Writable)：将数据写入到某个目标（如 fs.createWriteStream）
3. 双工流 (Duplex)：既可读又可写（如 net.Socket）
4. 转换流 (Transform)：作为数据的处理和修改器（如 zlib.createGzip）

用途示例： 在读取大文件时，可以使用流逐块读取，而不是一次性加载，提高内存利用率和程序效率。

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异常处理

1. 监听 process 的 uncaughtException 事件：

process.on('uncaughtException', (err) => {
    console.error('Unhandled Exception:', err);
    process.exit(1);
});

2. 监听 process 的 unhandledRejection 事件：

process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
    console.error('Unhandled Rejection at:', promise, 'reason:', reason);
});

3. 推荐方式： 使用全局错误处理中间件（在 Express 等框架中）或 try-catch 捕获可能的错误。

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敏感信息存储

1. 配置文件 (.env) 使用 .env 文件存储敏感信息，借助第三方库如 dotenv 加载环境变量：

require('dotenv').config();
const dbPassword = process.env.DB_PASSWORD;

2. 加密存储 加密敏感信息存储到数据库，使用 crypto 模块或外部库（如 bcrypt、argon2）

3. 环境变量 敏感信息如 API Key 应通过环境变量传递，避免硬编码

4. 限制权限 限制敏感文件的访问权限

5. 使用配置管理工具 如 HashiCorp Vault，或云上的机密管理系统（如 AWS Secrets Manager）

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多线程

Node.js 通过 Worker Threads 模块提供了多线程功能，用于处理 CPU 密集型任务：

const { Worker } = require('worker_threads');

const worker = new Worker('./worker.js', { workerData: { num: 10 } });

worker.on('message', (result) => {
    console.log('Result from worker:', result);
});

worker.on('error', (err) => {
    console.error('Worker error:', err);
});

worker.on('exit', (code) => {
    console.log('Worker exited with code:', code);
});

适用场景：

• 处理计算密集型任务（如图像处理、文件压缩）
• 避免阻塞主线程

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SQL 注入防护

1. 使用参数化查询 使用数据库库（如 mysql2、pg）支持的安全 API：

const query = 'SELECT * FROM users WHERE id = ?';
connection.query(query, [userId], (err, results) => {
    if (err) throw err;
    console.log(results);
});

2. ORM 框架 使用 ORM（如 Sequelize、TypeORM）自动验证和构建安全的 SQL 查询

3. 输入验证和转义 验证用户输入是否合法，通过 validator 库检查输入并转义特殊字符

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调试方法

1. 内置调试器 使用 node inspect 启动调试模式：

node inspect app.js

使用 Node.js 提供的命令（如 n, c）逐步调试代码

2. 断点调试 使用 debugger 语句：

debugger;

启动程序会自动暂停在断点处

3. 第三方工具

• 使用 Chrome DevTools 进行调试
• 安装 VS Code 插件 Debugger for Node.js，设置断点并调试

4. 日志工具 使用日志工具如 winston 或 pino，记录关键日志用于定位问题

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设计模式

1. 单例模式 只允许创建某个类的唯一实例

class Singleton {
    constructor() {
        if (!Singleton.instance) {
            Singleton.instance = this;
        }
        return Singleton.instance;
    }
}
const instance = new Singleton();
Object.freeze(instance);

2. 观察者模式 配合 EventEmitter 使用：

const EventEmitter = require('events');
const emitter = new EventEmitter();
emitter.on('event', () => console.log('Event occurred'));
emitter.emit('event');

3. 工厂模式 动态创建对象

class UserFactory {
    createUser(role) {
        switch (role) {
            case 'admin': return new Admin();
            case 'member': return new Member();
        }
    }
}

4. 中间件模式 常见于 Express

app.use((req, res, next) => { console.log('Middleware'); next(); });

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长时间运行应用管理

1. 使用 pm2

pm2 start app.js

支持应用重启、日志分析和负载均衡

2. 日志记录 集成日志工具如 winston，监控应用日志

3. 健康检查 通过 HTTP 服务暴露健康检查端点，确保应用正常运行

4. 内存管理 通过 heapdump 和 process.memoryUsage() 检测内存泄漏

5. 监控工具 结合 APM 工具（如 New Relic、Prometheus + Grafana），实时监控性能和资源使用情况

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热重载

1. 使用 nodemon

npm install -g nodemon
nodemon app.js

2. 动态重新加载模块

delete require.cache[require.resolve('./module.js')];
const module = require('./module.js');

3. Webpack 或 Babel 等工具结合热加载

const webpack = require('webpack');
const middleware = require('webpack-dev-middleware');

app.use(middleware(webpack(config)));

4. PM2 的 Watch 模式

pm2 start app.js --watch

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模块加载机制

1. 路径解析

• 如果是核心模块（如 fs）：直接解析
• 如果是相对路径（./module.js）：解析为具体文件
• 如果是包名（my-lib）：从 node_modules 目录加载

2. 文件定位 Node.js 尝试按以下顺序找到对应的模块：

• *.js
• *.json 文件会被解析为 JSON 对象
• *.node 文件是用 C++ 编写的编译扩展
• 如果是目录，寻找 package.json 的 main 字段或 index.js

3. 模块缓存 每个模块首次被加载后会缓存到 require.cache 中，重复加载直接返回缓存

4. 模块包装 每个模块（文件）实际被包装成函数执行