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关于实现一个Node.js静态服务器你所需要知道的ALL

阅前须知

previously:

Node和http:一本通

设计思路

当你输入一个url时,这个url可能对应服务器上的一个资源(文件)也可能对应一个目录。 So服务器会对这个url进行分析,针对不同的情况做不同的事。 如果这个url对应的是一个文件,那么服务器就会返回这个文件。 如果这个url对应的是一个文件夹,那么服务器会返回这个文件夹下包含的所有子文件/子文件夹的列表。 以上,就是一个静态服务器所主要干的事。

但真实的情况不会像这么简单, 我们所拿到的url可能是错误的,它所对应的文件或则文件夹或许根本不存在, 又或则有些文件和文件夹是被系统保护起来的是隐藏的,我们并不想让客户端知道。 因此,我们就要针对这些特殊情况进行一些不同的返回和提示。

再者,当我们真正返回一个文件前,我们需要和客户端进行一些协商。 我们需要知道客户端能够接受的语言类型、编码方式等等以便针对不同浏览器进行不同的返回处理。 我们需要告诉客户端一些关于返回文件的额外信息,以便客户端能更好的接收数据: 文件是否需要缓存,该怎样缓存? 文件是否进行了压缩处理,该以怎样的方式解压? 等等...

至此,我们已经初步了解了一个静态服务器所主要做的几乎所有事情, let's go!

实现

项目目录

static-server/
|
| - bin/
|   | - www   # 批处理文件
|      
|
| - src/
|   | - App.js    # main文件
|   | - Config.js   # 默认配置
|
|
·- package.json
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配置文件

要启动一个服务器,我们需要知道这个服务器的启动时的端口号

而在拿到用户的请求后我们需要在我们自己的服务器上去查找资源,so我们需要配置一个工作目录

let config = {
    host:'localhost' //提示用
    ,port:8080 //服务器启动时候的默认端口号
    ,path:path.resolve(__dirname,'..','test-dir') //静态服务器启动时默认的工作目录
}
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整体框架

注意

  • 事件函数中的this默认指向绑定的对象(这里是小server),这里修改成了Server这个大对象,以便调用在回调函数中调用Server下的方法。
class Server(){
	constructor(options){
    	/* === 合并配置参数 === */
        
    	this.config = Object.assign({},config,options)
    }
    
    start(){
    	/* === 启动http服务 === */
        
    	let server = http.createServer();
        server.on('request',this.request.bind(this));  
        server.listen(this.config.port,()=>{
    	    let url =  `${this.config.host}:${this.config.port}`;
            console.log(`server started at ${chalk.green(url)}`)
        })
    }
    
    async request(req,res){
    	/* === 处理客户端请求,决定响应信息 === */
        // try
        //如果是文件夹 -> 显示子文件、文件夹列表
        //如果是文件 -> sendFile()
        // catch
        //出错 -> sendError()
    }
    
    sendFile(){
    	//对要返回的文件进行预处理并发送文件
    }
    
    handleCache(){
    	//获取和设置缓存相关信息
    }
    
    getEncoding(){
    	//获取和设置编码相关信息
    }
    
    getStream(){
    	//获取和设置分块传输相关信息
    }
    
    sendError(){
    	//错误提示
    }
}

module.exports = Server;
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request请求处理

获取url的pathname,和服务器本地的工作根目录地址进行拼接,返回一个filename 利用filename和stat方法检测是文件还是文件夹

  • 如果是文件夹, 利用readdir方法返回该文件夹下的列表,将列表包装成一个对象组成的数组 然后结合handlebar将数组数据编译到模板中,最后返回这个模板给客户端

  • 如果是文件, 将req、res、statObj、filepath传递给sendFile,交由sendFile处理

async request(req,res){
    let pathname = url.parse(req.url);
    if(pathname == '/favicon.ico') return; //浏览器会自动向我们索取网站图标,这里没有准备,为了防止报错,返回即可
    let filepath = path.join(this.config.root,pathname);
   	try{
        let statObj = await stat(filepath);
        if(statObj.isDirectory()){
            let files = awaity readdir(filepath);
            files.map(file=>{
                name:file
                ,path:path.join(pathname,file)
            });
            // 让handlebar 拿着数去编译模板
            let html = this.list({
                title:pathname
                ,files
            })
            res.setHeader('Content-Type','text/html');
            res.end(html);
        }else{
        	this.sendFile(req,res,filepath,statObj);
        }
    }catch(e){
    	this.sendError(e,req,res);
    }
}
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[tip] 我们将request方法async化,这样我们就能像写同步代码一样写异步

方法

sendFile

涉及缓存、编码、分段传输等功能

sendFile(){
    if(this.handleCache(req,res,filepath,statObj)) return; //如果走缓存,则直接返回。
    res.setHeader('Content-type',mime.getType(filepath)+';charset=utf-8');
    let encoding = this.getEncoding(req,res); //获取浏览器能接收的编码并选择一种
    let rs = this.getStream(req,res,filepath,statObj); //支持断点续传
    if(encoding){
        rs.pipe(encoding).pipe(res);
    }else{
        rs.pipe(res);
    }
}
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handleCache

缓存处理时要注意的是,缓存分为强制缓存和对比缓存,且强制缓存的优先级是高于相对缓存的。

也就是说,当强制缓存生效的时候并不会走相对缓存,不会像服务器发起请求。

但一旦强制缓存失效,就会走相对缓存,如果文件标识没有改变,则相对缓存生效,

客户端仍然会去缓存数据拿取数据,所以强制缓存和相对缓存并不冲突。

强制缓存和相对缓存一起使用时,能在减少服务器的压力的同时又保持请求数据的及时更新。

另外需要注意的是,如果同时设置了两种相对缓存的文件标识,必须要两种都没有改变时,缓存才生效。

handleCache(req,res,filepath,statObj){
    let ifModifiedSince = req.headers['if-modified-since']; //第一次请求是不会有的
    let isNoneMatch = req.headers['is-none-match'];
    res.setHeader('Cache-Control','private,max-age=30');
    res.setHeader('Expires',new Date(Date.now()+30*1000).toGMTString()); //此时间必须为GMT
    
    let etag = statObj.size;
    let lastModified = statObj.ctime.toGMTString(); //此时间格式可配置
    res.setHeader('Etag',etag);
    res.setHeader('Last-Modified',lastModified);
    
    if(isNoneMatch && isNoneMatch != etag) return false; //若是第一次请求已经返回false
    if(ifModifiedSince && ifModifiedSince != lastModified) return false;
    if(isNoneMatch || ifModifiedSince){
    // 说明设置了isNoneMatch或则isModifiedSince且文件没有改变
    	res.writeHead(304);
        res.end();
        return true;
    }esle{
    	return false;
    }
}
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若想更详细的了解缓存相关的内容,可以阅读我的这篇文章

304与缓存

getEncoding

从请求头中拿取到浏览器能接收的编码类型,利用正则匹配匹配出最前面那个, 创建出对应的zlib实例返回给sendFile方法,以便在返回文件时进行编码。

getEncoding(req,res){
    let acceptEncoding = req.headers['accept-encoding'];
    if(/\bgzip\b/.test(acceptEncoding)){
    	res.setHeader('Content-Encoding','gzip');
        return zlib.createGzip();
    }else if(/\bdeflate\b/.test(acceptEncoding)){
    	res.setHeader('Content-Encoding','deflate');
        return zlib.createDeflate();
    }else{
    	return null;
    }
}
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getStream

分段传输,主要利用的是请求头中的req.headers['range']来确认要接收的文件是从哪里开始到哪里结束,然而真正拿到这部分数据是通过fs.createReadStream来读取到的。

getStream(req,res,filepath,statObj){
    let start = 0;
    // let end = statObj.size - 1;
    let end = statObj.size;
    let range = req.headers['range'];
    if(range){
      let result = range.match(/bytes=(\d*)-(\d*)/); //不可能有小数,网络传输的最小单位为一个字节
      if(result){
        start = isNaN(result[1])?0:parseInt(result[1]);
        // end = isNaN(result[2])?end:parseInt(result[2]) - 1;
        end = isNaN(result[2])?end:parseInt(result[2]);
      }
      res.setHeader('Accept-Range','bytes');
      res.setHeader('Content-Range',`bytes ${start}-${end}/${statObj.size}`)
      res.statusCode = 206; //返回整个数据的一块
    }
    return fs.createReadStream(filepath,{
      start:start-1,end:end-1
    });
  }
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包装成命令行工具

我们可以像在命令行中输入npm start启动一个dev-server一样自定义一个启动命令来启动我们的静态服务器。

#! /usr/bin/env node
// -d 静态文件根目录
// -o --host 主机
// -p --port 端口号
let yargs = require('yargs');
let Server = require('../src/app.js');
let argv = yargs.option('d',{
  alias:'root'
  ,demand:'false' //是否必填
  ,default:process.cwd()
  ,type:'string'
  ,description:'静态文件根目录'
}).option('o',{
  alias:'host'
  ,demand:'false' //是否必填
  ,default:'localhost'
  ,type:'string'
  ,description:'请配置监听的主机'
}).option('p',{
  alias:'port'
  ,demand:'false' //是否必填
  ,default:8080
  ,type:'number'
  ,description:'请配置端口号'
})
//usage 命令格式
  .usage('static-server [options]')
// example 用法实例
  .example(
    'static-server -d / -p 9090 -o localhost'
    ,'在本机9090的端口上监听客户端的请求'
  )
  .help('h').argv;

//argv = {d,root,o,host,p,port}
let server = new Server(argv);
server.start();

let os = require('os').platform();
let {exec} = require('child_process');
let url = `http://${argv.hostname}:${argv.port}`
if(argv.open){
  if(os === 'win32'){
    exec(`start ${url}`);
  }else{
    exec(`open ${url}`);
  }
}
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至于原理,限于篇幅,更多详细信息请关注这篇我的这篇文章process.argv与命令行工具

下载安装以及使用

通过npm

npm i static-server-study
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let static = require('static-server-study');
let server = new static({
  port:9999
  ,root:process.cwd()
});
server.start();
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通过github

我のgithub

clone后,执行以下命令

npm init
npm link
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然后我们就能将任意目录当做一个静态服务器的工作目录, 只需在那个目录下打开命令行窗口输入static-server

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