Node.js基于Express框架快速搭建web项目

概述

Express是目前最流行的基于Node.js的Web开发框架，可以快速地搭建一个完整功能的网站。

Express上手非常简单，首先新建一个项目目录，假定叫做hello-world。

进入该目录，新建一个package.json文件，内容如下。

上面代码定义了项目的名称、描述、版本等，并且指定需要4.0版本以上的Express。

然后，就可以安装了。

执行上面的命令以后，在项目根目录下，新建一个启动文件，假定叫做index.js：

然后，运行上面的启动脚本。

现在就可以访问，它会在浏览器中打开当前目录的public子目录（严格来说，是打开public目录的index.html文件）。如果public目录之中有一个图片文件，那么可以用访问该文件。

你也可以在index.js之中，生成动态网页。

然后，在命令行下运行启动脚本，就可以在浏览器中访问项目网站了。

上面代码会在本机的3000端口启动一个网站，网页显示Hello World。

启动脚本index.js的方法，用于指定不同的访问路径所对应的回调函数，这叫做“路由”（routing）。上面代码只指定了根目录的回调函数，因此只有一个路由记录。实际应用中，可能有多个路由记录。

这时，最好就把路由放到一个单独的文件中，比如新建一个routes子目录。

然后，原来的index.js就变成下面这样。

运行原理

底层：http模块

Express框架建立在node.js内置的http模块上。http模块生成服务器的原始代码如下。

上面代码的关键是http模块的createServer方法，表示生成一个HTTP服务器实例。该方法接受一个回调函数，该回调函数的参数，分别为代表HTTP请求和HTTP回应的request对象和response对象。

Express框架的核心是对http模块的再包装。上面的代码用Express改写如下。

比较两段代码，可以看到它们非常接近。原来是用方法新建一个app实例，现在则是用Express的构造方法，生成一个Epress实例。两者的回调函数都是相同的。Express框架等于在http模块之上，加了一个中间层。

什么是中间件:

简单说，中间件（middleware）就是处理HTTP请求的函数。它最大的特点就是，一个中间件处理完，再传递给下一个中间件。App实例在运行过程中，会调用一系列的中间件。

每个中间件可以从App实例，接收三个参数，依次为request对象（代表HTTP请求）、response对象（代表HTTP回应），next回调函数（代表下一个中间件）。每个中间件都可以对HTTP请求（request对象）进行加工，并且决定是否调用next方法，将request对象再传给下一个中间件。

一个不进行任何操作、只传递request对象的中间件，就是下面这样。

上面代码的next就是下一个中间件。如果它带有参数，则代表抛出一个错误，参数为错误文本。

抛出错误以后，后面的中间件将不再执行，直到发现一个错误处理函数为止。

use方法:

use是express注册中间件的方法，它返回一个函数。下面是一个连续调用两个中间件的例子。

上面代码使用方法，注册了两个中间件。收到HTTP请求后，先调用第一个中间件，在控制台输出一行信息，然后通过方法，将执行权传给第二个中间件，输出HTTP回应。由于第二个中间件没有调用方法，所以request对象就不再向后传递了。

方法内部可以对访问路径进行判断，据此就能实现简单的路由，根据不同的请求网址，返回不同的网页内容。

上面代码通过属性，判断请求的网址，从而返回不同的内容。注意，方法一共登记了三个中间件，只要请求路径匹配，就不会将执行权交给下一个中间件。因此，最后一个中间件会返回404错误，即前面的中间件都没匹配请求路径，找不到所要请求的资源。

除了在回调函数内部判断请求的网址，use方法也允许将请求网址写在第一个参数。这代表，只有请求路径匹配这个参数，后面的中间件才会生效。无疑，这样写更加清晰和方便。

上面代码表示，只对根目录的请求，调用某个中间件。

因此，上面的代码可以写成下面的样子。

Express的方法

all方法和HTTP动词方法:

针对不同的请求，Express提供了use方法的一些别名。比如，上面代码也可以用别名的形式来写。

上面代码的all方法表示，所有请求都必须通过该中间件，参数中的“*”表示对所有路径有效。get方法则是只有GET动词的HTTP请求通过该中间件，它的第一个参数是请求的路径。由于get方法的回调函数没有调用next方法，所以只要有一个中间件被调用了，后面的中间件就不会再被调用了。

除了get方法以外，Express还提供post、put、delete方法，即HTTP动词都是Express的方法。

这些方法的第一个参数，都是请求的路径。除了绝对匹配以外，Express允许模式匹配。

上面代码将匹配“/hello/alice”网址，网址中的alice将被捕获，作为req.params.who属性的值。需要注意的是，捕获后需要对网址进行检查，过滤不安全字符，上面的写法只是为了演示，生产中不应这样直接使用用户提供的值。

如果在模式参数后面加上问号，表示该参数可选。

下面是一些更复杂的模式匹配的例子。

set方法:

set方法用于指定变量的值。

上面代码使用set方法，为系统变量“views”和“view engine”指定值。

Response对象:

（1）response.redirect方法

response.redirect方法允许网址的重定向。

（2）response.sendFile方法

response.sendFile方法用于发送文件。

（3）response.render方法

response.render方法用于渲染网页模板。

上面代码使用render方法，将message变量传入index模板，渲染成HTML网页。

Requst对象:

（1）request.ip

request.ip属性用于获得HTTP请求的IP地址。

（2）request.files

request.files用于获取上传的文件。

搭建HTTPS服务器

使用Express搭建HTTPs加密服务器，也很简单。

项目开发实例

编写启动脚本:

上一节使用express命令自动建立项目，也可以不使用这个命令，手动新建所有文件。

先建立一个项目目录（假定这个目录叫做demo）。进入该目录，新建一个package.json文件，写入项目的配置信息。

在项目目录中，新建文件app.js。项目的代码就放在这个文件里面。

上面代码首先加载express模块，赋给变量express。然后，生成express实例，赋给变量app。

接着，设定express实例的参数。

上面代码中的set方法用于设定内部变量，use方法用于调用express的中间件。

最后，调用实例方法listen，让其监听事先设定的端口（3000）。

这时，运行下面的命令，就可以在浏览器访问http://127.0.0.1:3000。

网页提示“Cannot GET /”，表示没有为网站的根路径指定可以显示的内容。所以，下一步就是配置路由。

配置路由:

所谓“路由”，就是指为不同的访问路径，指定不同的处理方法。

（1）指定根路径

在app.js之中，先指定根路径的处理方法。

上面代码的get方法，表示处理客户端发出的GET请求。相应的，还有app.post、app.put、app.del（delete是JavaScript保留字，所以改叫del）方法。

get方法的第一个参数是访问路径，正斜杠（/）就代表根路径；第二个参数是回调函数，它的req参数表示客户端发来的HTTP请求，res参数代表发向客户端的HTTP回应，这两个参数都是对象。在回调函数内部，使用HTTP回应的send方法，表示向浏览器发送一个字符串。然后，运行下面的命令。

此时，在浏览器中访问http://127.0.0.1:3000，网页就会显示“Hello World”。

如果需要指定HTTP头信息，回调函数就必须换一种写法，要使用setHeader方法与end方法。

（2）指定特定路径

上面是处理根目录的情况，下面再举一个例子。假定用户访问/api路径，希望返回一个JSON字符串。这时，get可以这样写。

上面代码表示，除了发送字符串，send方法还可以直接发送对象。重新启动node以后，再访问路径/api，浏览器就会显示一个JSON对象。

我们也可以把app.get的回调函数，封装成模块。先在routes目录下面建立一个api.js文件：

然后，在app.js中加载这个模块：

现在访问时，就会显示与上一次同样的结果。

如果只向浏览器发送简单的文本信息，上面的方法已经够用；但是如果要向浏览器发送复杂的内容，还是应该使用网页模板。

静态网页模板:

在项目目录之中，建立一个子目录views，用于存放网页模板。

假定这个项目有三个路径：根路径（/）、自我介绍（/about）和文章（/article）。那么，app.js可以这样写：

上面代码表示，三个路径分别对应views目录中的三个模板：index.html、about.html和article.html。另外，向服务器发送信息的方法，从send变成了sendfile，后者专门用于发送文件。

假定index.html的内容如下：

上面代码是一个静态网页。如果想要展示动态内容，就必须使用动态网页模板。

动态网页模板

网站真正的魅力在于动态网页，下面我们来看看，如何制作一个动态网页的网站。

安装模板引擎:

Express支持多种模板引擎，这里采用Handlebars模板引擎的服务器端版本hbs模板引擎。

先安装hbs：

上面代码将hbs模块，安装在项目目录的子目录node_modules之中。save-dev参数表示，将依赖关系写入package.json文件。安装以后的package.json文件变成下面这样：

安装模板引擎之后，就要改写app.js：

上面代码改用render方法，对网页模板进行渲染。render方法的参数就是模板的文件名，默认放在子目录views之中，后缀名已经在前面指定为html，这里可以省略。所以，res.render(‘index’) 就是指，把子目录views下面的index.html文件，交给模板引擎hbs渲染。

新建数据脚本:

渲染是指将数据代入模板的过程。实际运用中，数据都是保存在数据库之中的，这里为了简化问题，假定数据保存在一个脚本文件中。

在项目目录中，新建一个文件blog.js，用于存放数据。blog.js的写法符合CommonJS规范，使得它可以被require语句加载。

新建网页模板:

接着，新建模板文件index.html：

模板文件about.html：

模板文件article.html：

可以看到，上面三个模板文件都只有网页主体。因为网页布局是共享的，所以布局的部分可以单独新建一个文件layout.html。

渲染模板:

最后，改写app.js文件：

上面代码中的render方法，现在加入了第二个参数，表示模板变量绑定的数据。

现在重启node服务器，然后访问http://127.0.0.1:3000。

可以看得，模板已经使用加载的数据渲染成功了。

指定静态文件目录

模板文件默认存放在views子目录。这时，如果要在网页中加载静态文件（比如样式表、图片等），就需要另外指定一个存放静态文件的目录。

上面代码在文件app.js之中，指定静态文件存放的目录是public。于是，当浏览器发出非HTML文件请求时，服务器端就到public目录寻找这个文件。比如，浏览器发出如下的样式表请求：

服务器端就到public/bootstrap/css/目录中寻找bootstrap.css文件。

Express.Router用法

从Express 4.0开始，路由器功能成了一个单独的组件。它好像小型的express应用程序一样，有自己的use、get、param和route方法。

基本用法:

首先，是一个构造函数，调用后返回一个路由器实例。然后，使用该实例的HTTP动词方法，为不同的访问路径，指定回调函数；最后，挂载到某个路径。

上面代码先定义了两个访问路径，然后将它们挂载到根目录。如果最后一行改为app.use(‘/app’, router)，则相当于为和这两个路径，指定了回调函数。

这种路由器可以自由挂载的做法，为程序带来了更大的灵活性，既可以定义多个路由器实例，也可以为将同一个路由器实例挂载到多个路径。

router.route方法:

router实例对象的route方法，可以接受访问路径作为参数。

router中间件:

use方法为router对象指定中间件，即在数据正式发给用户之前，对数据进行处理。下面就是一个中间件的例子。

上面代码中，回调函数的next参数，表示接受其他中间件的调用。函数体中的next()，表示将数据传递给下一个中间件。

注意，中间件的放置顺序很重要，等同于执行顺序。而且，中间件必须放在HTTP动词方法之前，否则不会执行。

对路径参数的处理:

router对象的param方法用于路径参数的处理，可以

上面代码中，get方法为访问路径指定了name参数，param方法则是对name参数进行处理。注意，param方法必须放在HTTP动词方法之前。

app.route:

假定app是Express的实例对象，Express 4.0为该对象提供了一个route属性。app.route实际上是express.Router()的缩写形式，除了直接挂载到根路径。因此，对同一个路径指定get和post方法的回调函数，可以写成链式形式。

上面代码的这种写法，显然非常简洁清晰。

上传文件

首先，在网页插入上传文件的表单。

然后，服务器脚本建立指向目录的路由。这时可以安装multer模块，它提供了上传文件的许多功能。

上面代码是上传文件到本地目录。下面是上传到Amazon S3的例子。

首先，在S3上面新增CORS配置文件：

上面的配置允许任意电脑向你的bucket发送HTTP请求。

然后，安装aws-sdk：

下面是服务器脚本：

上面代码中，用户访问路径，正确登录后，会收到一个JSON对象，里面是S3返回的数据和一个暂时用来接收上传文件的URL，有效期只有60秒。

浏览器代码如下：

上面代码首先监听file控件的change事件，一旦有变化，就先向服务器要求一个临时的上传URL，然后向该URL上传文件。

参考链接

Raymond Camden, Introduction to Express

Christopher Buecheler, Getting Started With Node.js, Express, MongoDB

Stephen Sugden, A short guide to Connect Middleware

Evan Hahn, Understanding Express.js

Chris Sevilleja, Learn to Use the New Router in ExpressJS 4.0

Stefan Fidanov, Limitless file uploading to Amazon S3 with Node & Express