Node.js让您的前端开发像子弹飞一样

前言

从本文开始,我们正式进入Node.js的世界。

本文,将指引您搭建Node.js开发环境,向您介绍Node.js的安装、使用,帮您快速进入Node.js的世界。

通过本文,让您对前端开发有一个完整、全新的认知,可以学习到如何将一些第三方平台的资源为己所用,比如像巴比特一样即时显示交易市场的交易行情。

本文的实例,就是上篇文章提到的加密货币开发语言统计分析项目(Statistical Analysis of Cryptocurrency Development Languages,简称Sacdl),点击这里,在线体验。

项目需求

Sacdl项目需要具备以下几个功能:

  • 方便地读取第三方网站(这里是github)的Api,实现项目搜索功能;
  • 对读取的数据集中处理,方便地转化为我们需要的信息;
  • 通过柱状图、矩阵图、表格等图表格式,将数据可视化;
  • 方便扩展,为以后添加更多图表样式或其他网站Api(比如交易市场的)做好准备。

技术选型

无处不选择。大方向要选择,具体到每个开发包都要去甄别,安全吗?好用吗?性能高吗?是否有更好的方案?等等。

仅从上述需求来说,一个html文件,再加一个js文件就基本搞定,第三方包都用不着,Node.js更是大才小用。

但事实上,很多仅仅是前端的项目,比如:Bootstrap等,都基于Node.js,为什么?答案很简单,它供了诸多方便实用的工具。

比如说:

  • 组织方便:js没有模块化组织代码的能力。一个项目,js代码通常会分割在不同的文件中,以往的方式,处理起来非常头疼,现在利用Node.js的模块管理,可以让您彻底解脱;
  • 资源广泛:Node.js的出现,让js第三方包像雨后春笋一样遍地开花。需要什么,一条命令,Node.js就帮您办了,这会带来极大便利;
  • 全栈处理:开发完,还有很多事情要做,比如:要对前端代码js或css文件进行合并、压缩、混淆,以及项目部署等。体验过ruby on rails一键部署功能的小伙伴,都会印象深刻。Node.js也很容易做到,而且更加自然、流畅。

总之,有了Node.js,我们可以像开发后台程序一样组织前端代码和项目了;有了Node.js,就有了它背后强大的技术社区支持。

Node.js简介

有小盆友说,第一次看到Node.js,还以为就是一个js文件呢。呵呵,其实,很多前端的应用,比如大家吵得最欢的前端开发框架三剑客,Angular.js, Backone.js, .Ember.js等,其实就是一个js文件。那么,

Node.js是什么呢?

官方解释是这样的:

Node.js® is a JavaScript runtime built on Chrome's V8 JavaScript engine. Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient.

翻译如下:

Node.js® 是一个搭建在Chrome V8上的JavaScript即时运行平台,采用事件驱动、非阻塞I/O模型,既轻量又高效。

用句大白话解释就是,Node.js是一个可以让您利用JavaScript语言开发应用的平台, 是构建运行在分布式设备上的数据密集型实时程序的完美选择。

请注意哦,这里可没说是Web应用,很多人认为Node.js仅能开发以服务器为中心的web应用,其实不然,PC端、移动端都可以。当然,我们看到的大部分是Web应用,它是php+apache, jsp+tomcat, ruby on rails + Passenger(或thin) + nginx 等传统web开发的绝佳替代品。

如果你还没有直观感受,那么,我告诉你一个信息,Node.js的作者原本是想开发一种取代apache、nginx、tomcat等产品的传统服务器软件的,结果发展成了今天Node.js的模样,你用Node.js写的每一个应用,即可以认为是一个服务器软件,也可以认为是一个web应用,而且它是如此简单、高效。

什么是数据密集型、实时应用?

聊天室、即时通信等都是。当然,所有的交易市场(比特币、股票、基金等),电子商务网站的即时交易等也是。甚至物联网,比如电器设备的监控和远程控制。本人刚完成的一个项目,是一家大型连锁超市的电器设备综合监控系统,就是使用Node.js开发的。

开发步骤

下面的过程会有点罗嗦,耐心点,很简单。

1.搭建环境

对于初学者,建议先去[Node.js官方网站][]浏览一遍。这里有币友推荐的一个中文网站,runoob.com,对于英文不太好的用户,有一定帮助。

我个人的开发环境是这样的:

  • 操作系统是Ubuntu系统:您可以在现有系统上,使用虚拟机软件安装它。我们的全部示例和截图都是在ubuntu上完成;

  • IDE工具:Sublime Text

(1)Node.js的安装

强烈建议参考官网信息([Node.js官方网站][],见参考资料)

我在Ubuntu上通过nvm安装管理Node.js,具体方法,这里有一篇详细文档,快速搭建 Node.js 开发环境以及加速 npm,请务必阅读一遍。这里摘录其中关键命令(下面的命令都要在Ubuntu的命令行程序下运行):

安装Nvm

$ curl -o- https://raw.githubusercontent.com/creationix/nvm/v0.29.0/install.sh | bash

用Nvm安装Node.js

$ nvm install 5.1.0
$ nvm alias default 5.1.0

说明:5.1.0 是Node.js版本信息,写作本文时,最新稳定版是5.4.0,长期支持版是4.2.4

安装使用CNpm

使用淘宝npm镜像,可以提高我们的组件下载数度

http://npm.taobao.org/

$ npm install -g cnpm --registry=https://registry.npm.taobao.org

查看版本信息

$ nvm -v
$ node -v
$ npm -v

我的版本信息如下:

nvm 0.29.0
node v5.1.0 
npm v3.3.12

2.新建工程

在您电脑上,新建一个文件夹sacdl-project,作为工程目录,路径如下:

/home/yourname/projects/sacdl-project

我们通常会把前端代码放在public目录下,然后分别建立js,css,images等目录,最后建立文件index.htmljs/app.js,用于显示页面和写我们的js代码,结构如下:

project-folder

上述结构中,

`js/searcher.js`是搜索框处理代码,
`js/utils.js`是数据处理代码,
`js/bar.js`文件是d3.js的柱状图代码,
`js/treemap.js`是树状矩阵图的代码,
'js/app.js'用户综合调用,类似于控制器或路由。

前端第三方组件,比如d3.js等都存放在bower_components,由bower自动生成; 后台第三方模块在node_modules,由npm自动生成。

3.前端组件

在命令行,进入上述工程目录,安装前端管理工具bower

cnpm install -g bower # 也可以使用 npm install * 命令,二者一样,只不过cnpm使用淘宝镜像,在中国安装会快些

说明:bower是一个npm包,是专门用来管理web前端(包含js,css,images,fonts等)依赖包的。我们可以简单类比,bower用于管理前端包,npm管理后台库(包),二者用法十分相似。

初始化

bower init

结果如下:

bower-init

这样会生成一个bower.json文件,这样我们的代码就被作为一个完整的前端组件来管理了。

通过bower,安装d3.js

bower install d3 --save

选项--save将在bower.json文件里,写入下面的信息:

  "dependencies": {
    ...
    "d3": "~3.5.12",
    ...
  }

这样,在另一台电脑开发时,克隆完代码,就可以直接运行下面的命令,自动安装全部依赖的第三方组件了

bower intall

说明:d3.js是提供了前端显示的柱状图、饼状图等,是数据可视化非常出名的前端开发包。国人的有百度的echarts,还有一个highcharts,这三者经常被拿来比较。简单的区分,就是,d3.js像开发包,可以任由您编程开发,但据说入门较难;其他两个更像是模板,拿来就用。

这里,我选择了d3.js,纯属个人喜好,一方面,我个人喜欢完全控制代码;另一方面,在开发电子书版权保护和交易系统,用到了它。

4.前端流程

按照上面的需求,我们的流程大致是这样的:

front-data-follow

1.接受请求:提供一个输入框,接受用户输入,获得查询关键字,并转化为github.com的Api请求地址;
2.获得数据:根据上述地址,通过ajax请求数据(这里是d3.js的d3.json()方法),对数据进行处理;
3.展示数据:使用d3.js编写图表样式,将上述数据展示出来。

5.学习Api

第一步非常简单,只要提供一个输入框就是了。我们直接从第二步开始研究吧。

github是用ruby on rails开发的,它的api具有典型的ror的restful风格。下面是,官方搜索示例

请求下面的地址

https://api.github.com/search/repositories?q=tetris+language:assembly&sort=stars&order=desc

可以得到对应的json格式的数据。 官方是使用的curl命令行工具,我们直接使用浏览器即可,有图为证:

github-search-example

这就是我们得到的原始数据结构。大部分情况下,需要重新整理,不然就不用费劲开发了。这里,我们先把它转化为树形矩阵图需要的数据格式,如下:

{
    "name": "languages",
    "children": [{
        "name": "javascript",
        "children": [{
            "name": "imfly/myIDE",
            "watchers_count": 100,
            "forks_count": 50
        }]
    }]
}

这里的意思是,整个数据根节点就是languages(自己建就是了), 它以各个语言为子节点;各语言节点,则以它们的版本库为节点,这里才存储着我们需要的基本信息。

6.数据整理

我们在public/js文件夹下,新建utils.js(名字随便起),然后使用文本编辑器打开,我使用的是Sublime text.

(1)模块化前端代码

为了实现模块化编程,采取下面的格式组织前端代码(当然,这并不是Node.js的模块形式,不过异曲同工),

var Utils = (function(){
    //局部变量定义
    var a = 0;

    //公共方法
    return {
           settings: function(){},
       init: function(){},
       ...
    }

    //私有方法
    function name(){}
}())

在引入该文件的index.html文件里,就可以这样调用

Utils.init();

而无法这样调用

Utils.name();

(2)转换数据格式

如何将api读取的数据整理成我们想要的格式呢?代码如下:

// 一定会有一个地方传入dataset,先别着急
function getTreeData(dataSet) {
    var languages = {};

    //新建根节点
    var result = {
        "name": "languages",
        "children": []
    }

    //循环处理子节点
    if (dataSet && dataSet.items) {
        var items = dataSet.items;

        //先找出涉及到语言
        items.forEach(function(item, index) {
        if (typeof languages[item.language] === "undefined") {
            languages[item.language] = index;
        };
        })

            //根据语言进行整理
        for (var language in languages) {
        //原来有些版本库,是没有语言信息。github的语言识别并不是完美的
        if (language === "null") {
            language = "others";
        };

        //每种语言的子节点
        var root = {
            "name": language,
            "children": []
        };

        //从全局数据中再次查找我们的数据
        items.forEach(function(item, index) {
            var child = {
                "name": item.full_name,
                "watchers_count": item.watchers_count,
                "forks_count": item.forks_count
            };

            if (item.language === language || (item.language === "null" && language === "others")) {
                root.children.push(child);
            };

        })

        result.children.push(root);
        }
    }

    //返回结果
    return result;
}

显然,这是一个私有方法。因为类似这样对数据的整理,每一个图表都要做。我们是把上面的方法作为第一步处理,然后把结果缓存,其他格式的数据都以它为基础获得(公共方法)。请参考源码js/utils.js,·点这里

7.D3.js渲染

数据有了,终于有机会弄成我们想要的样式了。

(1)了解d3.js流程

有人说,对于初学者,d3.js的入门有点困难。如果您尝试了之后,真觉得难,可以选择echarts,或xcharts(来自于d3.js,下面有链接),方法相同。

d3.js的基本流程是:

  • 在html中,提供展示图表的位置,通常是给一个div#Id;
  • 请求并填充数据;
  • 渲染图表,用append()新增元素,用remove()删除多余元素;

我们用最简单的例子,演示一下(代码在工程源码的test文件夹下):

test.html页面添加一个div元素,如下:

<div id="testId"></div>

新建test.js文件,写下如下代码:

//这是要渲染的数据,可以动态获得
var dataset = [1, 2, 3, 4];

//填充数据,通常要使用d3.layout提供的数据模板进行处理,然后用data()方法去填
var chart = d3.select('#testId')
        .selectAll('p')
        .data(dataset, function(d) { return d; });

//渲染视图,主要是下面2个方法
//data()之后才可以调用的enter()方法,意思是有数据填充的那部分图表元素,通常去增加`append`元素
chart
.enter()
.append('p')
.text(function(d, i) {
    return [d, i];
})

//data()之后才可以调用的exit()方法,意思是无法获得数据填充的那部分图表元素,通常要删除`remove`
chart.exit().remove();

比如上面,我们默认提供了dataset的4个数值,第一次渲染,会正常显示4个元素;接着,数据dataset换成[5,6],再此渲染,enter()方法将获得原来渲染[1,2]的元素,并将其值换成[5,6],而[3,4]位置的元素因为没有了数据,被删除掉。这样就实现了图表动态转换。

注意:上面提到的d3.layout可能是一个颠覆三观的概念。layout作为层的概念,通常在html视图中用作全局共享的模板文件,比如:layout.html, layout.ejs等。但是,这里d3.js是用在数据上的,提供了d3.layout.treemap()等方法,用于对各种图表数据进行计算和处理,即:数据模板。d3.js的视图处理,就是使用append()和remove()去增加或删除元素来处理,配合诸如.style()元素样式格式化的方法,实现页面控制。显然,这样做的意义就是真正的数据驱动

(2)渲染我们的数据

d3.js提供了d3.json(),d3.csv()等请求数据的方法,我们上述数据是json格式,自然就用前者了

我们以矩阵图为例(我也是参考官方的示例,见参考资源),在index.html加入如下元素

<div id="sacdlTreemap"></div>

然后,编写js/treemap.js代码,用于渲染图表。

最后,在js/app.js里,加载数据:

----部分代码------
d3.json(url, function(err, data) {
    if (err) {
    ...
        alert("加载数据失败,请检查您的网络设置。")
    };

    Utils.getData(data);

    Treemap.show();

    ...
});
----部分代码------

具体请看源码。

(3)查看效果

前端不用服务器,因此直接右键,选择在浏览器中打开就是了。看看效果如何。

front-url.jpg

8.代码调试

如果达到预期效果,如何发现问题所在呢?前端调试和测试也是一门学问,内容所限,无法细说。告诉您本人常用的调试前端代码的工具,就是火狐浏览器的firebug扩展插件。当然,对于本应用,用火狐或谷歌浏览器默认的控制台就可以了。

具体用法是,在打开的浏览器页面,按下F12,就会在页面底部弹出控制台窗口,如下:

firefox-console

错误信息,断点信息等一目了然。

9.部署发布

经过一番调试,代码终于达到预期效果。为了提高页面加载速度,增强用户体验,需要对代码进行合并、压缩,如果要保护自己的劳动,不想被别人无偿使用,还需要对代码进行混淆,最好部署到专门的服务器空间上去。这些工作,可以实现一键操作。

Node.js圈子里,有2个最为流行的工具,一个是grunt,出现的最早。另一个是gulp,后来居上,号称是为了解决前者的问题而生的,目的就是为了消灭前者。事实证明,gulp确实很好用,简单、高效。我们就用它。

(1)原理

gulp用到的核心概念就是管道流,你可以理解成我们生活中的各种管道的概念,比如自来水管道。文件或数据就是水,gulp各类插件就是过滤网等水处理器械。

设计一个任务,就是建设一条管道,涉及到5个方法,分别是:

1>构建管道并起个名字用`gulp.task()`,
2>管道入口方法叫`gulp.src()`(src代表源文件),
每一节管道叫`.pipe()`(要用在入口和出口中间,在其中放入各种插件方法,就相当于加了层过滤网),
3>一直流向管道出口,方法叫`gulp.dest()`(dest英文意思是目标),
4>监控水流变化(文件变化)用`gulp.watch`,
5>综合调度各个管道的运行,用`gulp.run`

最后在命令行启动管道,就用gulpgulp taskname命令

如图,看看下面的几条管道,是不是很容易理解:

pipe

注:pipe管道,是linux或Node.js等对于文件处理的一个重要概念,我们会在以后的文章中进一步说明。

(2)安装

首先,

cnpm install gulp --global

这里使用--global进行全局安装,这样我们才可以在任何路径下使用gulp命令。

然后,

cnpm install gulp --save-dev

这里安装在工程目录下,目的是方便管理。同时,因为gulp仅仅是开发辅助工具,只在本地开发机器上使用,因此上述命令添加--save-dev选项,把gulp模块安装在开发依赖里。

(3)建管道

gulp命令默认请求gulpfile.js文件,手动建一个吧,上面说各类管道(任务)都在这个文件里,本工程对js进行处理的代码如下:

----其他代码-----
// 开建管道,名字叫`js`
gulp.task('js', ['clean'], function() {
    // 合并、压缩、混淆,并拷贝js文件
    return es.merge(                   //这是个workflow插件,是Node.js模块,都是Node.js应用,当然也可以使用了
            gulp.src(assets.js.vendor) //管道1入口
            .pipe(gulp.dest(settings.destFolder + '/js/')), // 直接流到管道1出口,相当于简单拷贝

            gulp.src(assets.js.paths) //管道2入口
            .pipe(order(assets.js.order)) //过滤网1:排序
            .pipe(sourcemaps.init())  //过滤网2:建sourcemaps
            .pipe(uglify())   //这算是管道中的管道了,过滤网3:混淆处理
            .pipe(concat(settings.prefix.destfile + '.js')) //过滤网4:合并处理
            .pipe(sourcemaps.write()) //建maps结束,输出sourcemaps
            .pipe(gulp.dest(settings.destFolder + '/js')) //管道2出口
        )
        .pipe(concat(settings.prefix.mergefile + '.js'))  //汇总管道:对上述2个管道的输出再合并
        .pipe(gulp.dest(settings.destFolder + '/js/'))    //汇总管道出口
});
----其他代码-----

详情请看源码。

在命令行,输入如下命令,运行该任务

gulp js

(4)插件

上述代码中用到的ordersourcemaps,uglify等对应3个gulp插件,可以从官网找到,本工程涉及到的,算是几个最常用的插件,如下:

"gulp-concat": "^2.6.0",        //合并js,css等
"gulp-cssnano": "^2.1.0",       //css压缩,取代了gulp-minify-css
"gulp-gh-pages": "^0.5.4",      //部署到github的`gh-pages`,本工程在线演示就是这么部署的
"gulp-imagemin": "^2.4.0",      //图片压缩
"gulp-order": "^1.1.1",         //js,css等顺序合并等
"gulp-processhtml": "^1.1.0",   //将处理完的代码,替换到.html、.ejs等模板文件里
"gulp-sourcemaps": "^1.6.0",    //产生sourcemaps文件
"gulp-uglify": "^1.5.1",        //混淆和压缩js文件

(5)部署

上面的插件列表里,有一个gulp-gh-pages插件,可以帮我们部署到gh-pages

var ghPages = require('gulp-gh-pages');

//Deploy
gulp.task('deploy', function() {
    return gulp.src('./dist/**/*')
               .pipe(ghPages());
});

运行如下命令,即可

gulp deploy

当然,最好在运行部署命令之前,先运行合并、压缩等处理命令,如果想省事,就定义在上述部署任务里。请参考源码。

总结

写完这一章,好累。回头看看,发现上面的每一个小节,其实都可以用一章来说明。缺乏细节,会让读者,特别是新手,很辛苦。相反,太注重细节,又会让我们失去主题。所以,这也是一个很难取舍的过程,欢迎您提供宝贵意见或建议。

这里提供了完整的程序源码。源码提供的功能比文章描述的多,比如对输入框的处理、事件的监听、多数据格式的处理,还包括bootstrap的使用等。但文章仅摘录了部分核心内容,在阅读的时候,要注意结合源码,实在不明白就参考下面提供的资源,或给我留言。

现在,您应该可以自己动手试试,应该能够轻松的把比特时代、okcoin等交易市场的交易行情,即时的显示在自己的网站上了。如果,掌握些比特币核心代码,它也提供了很多Api,能不能像本文这样直接读取呢?如果可以的话,岂不是很容易就能开发一个blockchain.info

具体分析,请看下一篇:《Node.js开发加密货币》之三:Node.js让后台开发像前端一样简单,简单介绍Node.js后台开发实践,写Node.js模块,为以后的代码分析打好基础。

链接

项目源码: https://github.com/imfly/sacdl-project

试用地址:https://imfly.github.io/sacdl-project

本文源地址: https://github.com/imfly/bitcoin-on-nodejs

电子书阅读: http://bitcoin-on-nodejs.ebookchain.org/

参考

(1)参考用例

d3.layout.treemap: http://mbostock.github.io/d3/talk/20111018/treemap.html

Grouped horizontal bar chart: http://bl.ocks.org/erikvullings/51cc5332439939f1f292

(2)官方网站

Node.js官方网站: https://node.js.org/

Bower官方网站: http://bower.io/

d3.js官方网站: https://d3js.org

(3)其他文档

xcharts一个封装d3.js的图表展示包

大数据时代的图表可视化利器——highcharts,D3和百度的echarts

d3的使用心得和学习资料汇总

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