Node.js(day5)

一、NOSQL

NOSQL是Not Only SQL的简称，与关系型数据库对应，一般称为非关系型数据库。关系型数据库遵循ACID规则，而NOSQL存储数据时不需要严格遵循固定的模式，因此在大数据的今天NOSQL为存储大数据提供了有效的途径。

1.关系型数据库的ACID原则

事务在英文中是transaction，和现实世界中的交易很类似，它有如下四个特性：

• 1、A (Atomicity) 原子性
  
  原子性很容易理解，也就是说事务里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事务成功的条件是事务里的所有操作都成功，只要有一个操作失败，整个事务就失败，需要回滚。
  
  比如银行转账，从A账户转100元至B账户，分为两个步骤：1）从A账户取100元；2）存入100元至B账户。这两步要么一起完成，要么一起不完成，如果只完成第一步，第二步失败，钱会莫名其妙少了100元。
• 2、C (Consistency) 一致性
  
  一致性也比较容易理解，也就是说数据库要一直处于一致的状态，事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。
  
  例如现有完整性约束a+b=10，如果一个事务改变了a，那么必须得改变b，使得事务结束后依然满足a+b=10，否则事务失败。
• 3、I (Isolation) 独立性
  
  所谓的独立性是指并发的事务之间不会互相影响，如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改，只要另外一个事务未提交，它所访问的数据就不受未提交事务的影响。
  
  比如现在有个交易是从A账户转100元至B账户，在这个交易还未完成的情况下，如果此时B查询自己的账户，是看不到新增加的100元的。
• 4、D (Durability) 持久性
  
  持久性是指一旦事务提交后，它所做的修改将会永久的保存在数据库上，即使出现宕机也不会丢失。

2.NOSQL中的ACP理论

在计算机科学中, CAP定理（CAP theorem）, 又被称作 布鲁尔定理（Brewer's theorem）, 它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点:

• 一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)
• 可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
• 分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)

CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。

因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类：

• CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
• CP - 满足一致性，分区容忍性的系统，通常性能不是特别高。
• AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。

二、MongoDB

MongoDB 是由C++语言编写的，是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。

在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。

MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档，数组及文档数组。

更多说明请参考：菜鸟教程-MongoDB

1.安装

• 下载安装包
  
  官网下载安装包进行安装：https://www.mongodb.com/
• 配置环境变量
  
  安装成功之后需要配置环境变量：
  
  比如安装目录为：C:\Program Files\MongoDB
  
  那么就需要配置环境变量到bin目录下，即：C:\Program Files\MongoDB\Server\4.0\bin
• 测试

mongod --version

查看是否有相关版本信息。

2.在命令行中简单使用

• 启动数据库

mongod

注意：数据库需要保存数据的位置，默认是安装目录所在盘符下的/data/db目录（如果没有，需要手动创建）。如果需要修改默认存储目录使用mondod --datapath==路径.

• 关闭数据库
  
  直接关闭命令行窗口或Ctrl + C即可。
• 连接数据库

mongo

• 断开连接

exit

• 显示所有数据库

show dbs

• 切换数据库

use 数据库名

• 插入一条数据

db.模型名.insertOne(数据json对象)

这里的模型名相当于关系型数据库的表名。

• 查看数据

db.模型名.find()

这里就不再赘述更多命令，我们很少使用命令行来操作数据库。

3.在Node.js中使用

• 安装官方驱动包（不推荐）
  
  mongodb提供了node.js使用的驱动包，但方法比较原生，且有封装较完善的第三方包mongoose，所以这里推荐直接使用第三方包即可。
  
  可参考官网地址
• 安装第三方包mongoose（推荐）
  
  官网地址

• 安装

  npm install --save mongosse
  

注意，可能会被墙，如果安装失败，可使用cnpm等镜像进行安装。

• 使用

//加载mongoose模块
var mongoose = require('mongoose');
//连接mongo本地数据库:test
mongoose.connect('mongodb://localhost/test');

//设计数据库模块 ==> 相当于设计数据库表
var Cat = mongoose.model('Cat', { name: String });

//实例化Cat
var kitty = new Cat({ name: 'Zildjian' });

//持久化kitty
kitty.save((error) => {
	if(error){
		console.log(error);
	}else{
		console.log('meow');
	}
});

• 增删改查
  
  更多请参考官方文档：
  
  https://mongoosejs.com/docs/guide.html
  
  增：save()
  
  查：findById() | find() | findOne()
  
  删：findByIdAndRemove() | remove() | findOneAndRemove()
  
  改：findByIdAndUpdate()| update() | findOneAndUpdate()

三、案例：使用MongoDB修改之前的案例

略，即使用mongodb来代替之前的db.json和fs模块。

四、promise对象

1.回调地狱

回调函数可以为我们返回异步操作的数据，但回调函数还是无法保证异步函数的执行顺序。比如我们有三个文件：a.txt、b.txt、c.txt。我们使用fs.readFile()按顺序来读取a.txt、b.txt、c.txt。

那我们就需要使用嵌套的写法才能实现自定义顺序异步操作：

var fs = require('fs');

fs.readFile('./a.txt','utf8',(err,data) => {
	if(err)
		return console.log(err);
	console.log(data);
	fs.readFile('./b.txt','utf8',(err2,data2) => {
		if(err)
			return console.log(err2);
		console.log(data2);
		fs.readFile('./c.txt','utf8',(err3,data3) => {
			if(err)
				return console.log(err3);
			console.log(data3);
		});
	});
});

对于这种层层嵌套的回调函数，我们一般称为“回调地狱”，首先我们发现这种回调函数不美观、易错、不好维护。所以es6出现了Promise对象，专门用来处理这种回调地狱问题。

2.Promise对象

Promise 对象用于表示一个异步操作的最终状态（完成或失败），以及其返回的值。

我们可以看一下示意图：

大致意思就是：

• Promise对象以一个异步操作为参数，保存了其执行状态。
• 异步操作的失败与否决定了Promise的状态。
• 而每一个状态执行之后的返回值为Promise对象，这样就实现了顺序链式执行回调函数。
  
  具体看如下实例：

var fs = require('fs');

//将异步操作封装为Promise对象
var q1 = new Promise((resoleve,reject) => {
	fs.readFile('./a.txt','utf8',(err,data) => {
		if(err){
			reject(err);
		}else{
			resoleve(data);
		}
	});
});
var q2 = new Promise((resoleve,reject) => {
	fs.readFile('./b.txt','utf8',(err,data) => {
		if(err){
			reject(err);
		}else{
			resoleve(data);
		}
	});
});
var q3 = new Promise((resoleve,reject) => {
	fs.readFile('./c.txt','utf8',(err,data) => {
		if(err){
			reject(err);
		}else{
			resoleve(data);
		}
	});
});

//利用Promise的链式特性决定异步操作的顺序:使用then方法执行异步操作
q1.then((data) => {
	console.log(data);
	return q2;//这句话的意思是返回的对象为q2，那么q1执行之后就是q2执行
},(err) => {
	console.log(err);
}).then((data) => {
	console.log(data);
	return q3;
},(err) => {
	console.log(err);
}).then((data) => {
	console.log(data);
},(err) => {
	console.log(err);
});

• then方法有两个回调函数参数，当Promise的状态为resolved是执行第一个回调函数，状态为rejected时执行第二个参数。
• 上面说then()执行异步操作有点问题，其实应该是new Promise()后就执行了，因为需要先判断异步操作状态。
• 使用return语句和then()方法就可以链式操作回调函数，还能决定顺序。（其实并没有改变执行顺序，但可以控制数据的输出顺序。）

上面Promise创建的方法可以进行封装让代码更简洁：

var fs = require('fs');

//将异步操作封装为Promise对象
function readFilePromise(filepath){
	return new Promise((resoleve,reject) => {
		fs.readFile(filepath,'utf8',(err,data) => {
			if(err){
				reject(err);
			}else{
				resoleve(data);
			}
		});
	});
}
var q1 = readFilePromise('./a.txt'),
	q2 = readFilePromise('./b.txt'),
	q3 = readFilePromise('./c.txt');

//利用Promise的链式特性决定异步操作的顺序:使用then方法"执行"异步操作
q1.then((data) => {
	console.log(data);
	return q2;//这句话的意思是返回的对象为q2，那么q1执行之后就是q2执行
},(err) => {
	console.log(err);
}).then((data) => {
	console.log(data);
	return q3;
},(err) => {
	console.log(err);
}).then((data) => {
	console.log(data);
},(err) => {
	console.log(err);
});

其实Jquery中的ajax的相关方法已经实现了Promise的相关方法，这里应用场景不再举例，更多可参考：MDN-Promise