YYihui’s Blog
中文
Yihui’s Blog
Contact

Node.js 面试题大集合

NodeUpdated 8 min readNotes by · Yihui

参照：

NodeJS有难度的面试题，你能答对几个？

分享 10 道 Nodejs 进程相关面试题

Web前端面试-面试官系列

Node.js 是一个开源与跨平台的 JavaScript 运行时环境

在浏览器外运行 V8 JavaScript 引擎（Google Chrome 的内核），利用事件驱动、非阻塞和异步输入输出模型等技术提高性能

可以理解为 Node.js 就是一个服务器端的、非阻塞式I/O的、事件驱动的JavaScript运行环境

特点：

  • 非阻塞异步
  • 事件驱动

优缺点：

优点：

  • 处理高并发场景性能更佳
  • 适合I/O密集型应用，值的是应用在运行极限时，CPU占用率仍然比较低，大部分时间是在做 I/O硬盘内存读写操作

因为Nodejs是单线程，带来的缺点有：

  • 不适合CPU密集型应用
  • 只支持单核CPU，不能充分利用CPU
  • 可靠性低，一旦代码某个环节崩溃，整个系统都崩溃

全局对象：

  • Class:Buffer
  • process
  • console
  • clearInterval、setInterval
  • clearTimeout、setTimeout
  • global

进程相关 process

常见属性方法

  • process.env：环境变量，例如通过 `process.env.NODE_ENV 获取不同环境项目配置信息
  • process.nextTick：这个在谈及 EventLoop 时经常为会提到
  • process.pid：获取当前进程id
  • process.ppid：当前进程对应的父进程
  • process.cwd()：获取当前进程工作目录，
  • process.platform：获取当前进程运行的操作系统平台
  • process.uptime()：当前进程已运行时间，例如：pm2 守护进程的 uptime 值
  • 进程事件： process.on(‘uncaughtException’,cb) 捕获异常信息、 process.on(‘exit’,cb）进程推出监听
  • 三个标准流： process.stdout 标准输出、 process.stdin 标准输入、 process.stderr 标准错误输出
  • process.title 指定进程名称，有的时候需要给进程指定一个名称

process.nextTick()

我们知道NodeJs是基于事件轮询，在这个过程中，同一时间只会处理一件事情

在这种处理模式下，process.nextTick()就是定义出一个动作，并且让这个动作在下一个事件轮询的时间点上执行

Node 事件循环机制

img

在Node中，同样存在宏任务和微任务，与浏览器中的事件循环相似

微任务对应有：

  • next tick queue：process.nextTick
  • other queue：Promise的then回调、queueMicrotask

宏任务对应有：

  • timer queue：setTimeout、setInterval
  • poll queue：IO事件
  • check queue：setImmediate
  • close queue：close事件

其执行顺序为（优先级）：

  • next tick microtask queue
  • other microtask queue
  • timer queue
  • poll queue
  • check queue
  • close queue

模块化相关

在Node中每一个js文件都是一个单独的模块，模块中包括CommonJS规范的核心变量：exports、module.exports、require。

传参方式

require方法接收一下几种参数的传递：

  • 原生模块：http、fs、path等
  • 相对路径的文件模块：./mod或../mod
  • 绝对路径的文件模块：/pathtomodule/mod
  • 目录作为模块：./dirname
  • 非原生模块的文件模块：mod

文件查找的优先级

优先查询缓存模块和内置模块，让后去根据路径进行查找

  • 缓存的模块优先级最高
  • 如果是内置模块，则直接返回，优先级仅次缓存的模块
  • 如果是绝对路径 / 开头，则从根目录找
  • 如果是相对路径 ./开头，则从当前require文件相对位置找
  • 如果文件没有携带后缀，先从js、json、node按顺序查找
  • 如果是目录，则根据 package.json的main属性值决定目录下的入口文件，默认情况为 index.js
  • 如果文件为第三方模块，则会引入 node_modules 文件，如果不在当前仓库文件中，则自动从上级递归查找，直到根目录

场景题

说说对中间件概念的理解，如何封装 node 中间件？

中间件（Middleware）是介于应用系统和系统软件之间的一类软件，它使用系统软件所提供的基础服务（功能），衔接网络上应用系统的各个部分或不同的应用，能够达到资源共享、功能共享的目的

在NodeJS中，中间件主要是指封装http请求细节处理的方法

例如在express、koa等web框架中，中间件的本质为一个回调函数，参数包含请求对象、响应对象和执行下一个中间件的函数

在这些中间件函数中，我们可以执行业务逻辑代码，修改请求和响应对象、返回响应数据等操作

比如koa是基于NodeJS当前比较流行的web框架，本身支持的功能并不多，功能都可以通过中间件拓展实现。通过添加不同的中间件，实现不同的需求，从而构建一个 Koa 应用

如何实现JWT鉴权

如何工作（工作流程）？组成部分是什么？

流程如下：

  • 服务器当验证用户账号和密码正确的时候，给用户颁发一个令牌，这个令牌作为后续用户访问一些接口的凭证
  • 后续访问会根据这个令牌判断用户时候有权限进行访问

Token，分成了三部分，头部（Header）、载荷（Payload）、签名（Signature），并以.进行拼接。其中头部和载荷都是以JSON格式存放数据，只是进行了编码

img

header

每个JWT都会带有头部信息，这里主要声明使用的算法。声明算法的字段名为alg，同时还有一个typ的字段，默认JWT即可。以下示例中算法为HS256

{  "alg": "HS256",  "typ": "JWT" }

因为JWT是字符串，所以我们还需要对以上内容进行Base64编码，编码后字符串如下：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

payload

载荷即消息体，这里会存放实际的内容，也就是Token的数据声明，例如用户的id和name，默认情况下也会携带令牌的签发时间iat，通过还可以设置过期时间，如下：

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022
}

同样进行Base64编码后，字符串如下：

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ

Signature

签名是对头部和载荷内容进行签名，一般情况，设置一个secretKey，对前两个的结果进行HMACSHA25算法，公式如下：

Signature = HMACSHA256(base64Url(header)+.+base64Url(payload),secretKey)

一旦前面两部分数据被篡改，只要服务器加密用的密钥没有泄露，得到的签名肯定和之前的签名不一致

如何实现文件上传？说说你的思路

因为浏览器限制，浏览器不能直接操作文件系统的，需要通过浏览器所暴露出来的统一接口，由用户主动授权发起来访问文件动作，然后读取文件内容进指定内存里，最后执行提交请求操作，将内存里的文件内容数据上传到服务端，服务端解析前端传来的数据信息后存入文件里

对于文件上传，我们需要设置请求头为content-type:multipart/form-data

multipart互联网上的混合资源，就是资源由多种元素组成，form-data表示可以使用HTML Forms 和 POST 方法上传文件

至于使用multipart/form-data，是因为文件是以二进制的形式存在，其作用是专门用于传输大型二进制数据，效率高

在服务器中，比如采用koa2中间件的形式解析上传的文件数据，分别有下面两种形式：

  • koa-body
  • koa-multer

分页功能实现

基本属性

{
 "totalCount": 1836,   // 总的条数
 "totalPages": 92,  // 总页数
 "currentPage": 1   // 当前页数
 "data": [     // 当前页的数据
   {
 ...
   }
]

后端逻辑：

  • 获取用户参数页码数page和每页显示的数目 pageSize ，其中page 是必须传递的参数，pageSize为可选参数，默认为10
  • 编写 SQL 语句，利用 limit 和 OFFSET 关键字进行分页查询
  • 查询数据库，返回总数据量、总页数、当前页、当前页数据给前端
router.all('/api', function (req, res, next) {
  var param = '';
  // 获取参数
  if (req.method == "POST") {
    param = req.body;
  } else {
    param = req.query || req.params;
  }
  if (param.page == '' || param.page == null || param.page == undefined) {
    res.end(JSON.stringify({ msg: '请传入参数page', status: '102' }));
    return;
  }
  const pageSize = param.pageSize || 10;
  const start = (param.page - 1) * pageSize;
  const sql = `SELECT * FROM record limit ${pageSize} OFFSET ${start};`
  pool.getConnection(function (err, connection) {
    if (err) throw err;
    connection.query(sql, function (err, results) {
      connection.release();
      if (err) {
        throw err
      } else {
        // 计算总页数
        var allCount = results[0][0]['COUNT(*)'];
        var allPage = parseInt(allCount) / 20;
        var pageStr = allPage.toString();
        // 不能被整除
        if (pageStr.indexOf('.') > 0) {
          allPage = parseInt(pageStr.split('.')[0]) + 1;
        }
        var list = results[1];
        res.end(JSON.stringify({ msg: '操作成功', status: '200', totalPages: allPage, currentPage: param.page, totalCount: allCount, data: list }));
      }
    })
  })
});

Node性能如何进行监控以及优化？

Node作为一门服务端语言，性能方面尤为重要，其衡量指标一般有如下：

  • CPU
  • 内存
  • I/O
  • 网络

CPU：

主要分成了两部分：

  • CPU负载：在某个时间段内，占用以及等待CPU的进程总数
  • CPU使用率：CPU时间占用状况，等于 1 - 空闲CPU时间(idle time) / CPU总时间

这两个指标都是用来评估系统当前CPU的繁忙程度的量化指标

Node应用一般不会消耗很多的CPU，如果CPU占用率高，则表明应用存在很多同步操作，导致异步任务回调被阻塞

内存

内存是一个非常容易量化的指标。 内存占用率是评判一个系统的内存瓶颈的常见指标。 对于Node来说，内部内存堆栈的使用状态也是一个可以量化的指标

在Node中，一个进程的最大内存容量为1.5GB。因此我们需要减少内存泄露

// /app/lib/memory.js
const os = require('os');
// 获取当前Node内存堆栈情况
const { rss, heapUsed, heapTotal } = process.memoryUsage();
// 获取系统空闲内存
const sysFree = os.freemem();
// 获取系统总内存
const sysTotal = os.totalmem();

module.exports = {
  memory: () => {
    return {
      sys: 1 - sysFree / sysTotal,  // 系统内存占用率
      heap: heapUsed / headTotal,   // Node堆内存占用率
      node: rss / sysTotal,         // Node占用系统内存的比例
    }
  }
}

磁盘 I/O

硬盘的IO 开销是非常昂贵的，硬盘 IO 花费的 CPU 时钟周期是内存的 164000 倍

内存 IO比磁盘IO 快非常多，所以使用内存缓存数据是有效的优化方法。常用的工具如 redis、memcached等

并不是所有数据都需要缓存，访问频率高，生成代价比较高的才考虑是否缓存，也就是说影响你性能瓶颈的考虑去缓存，并且而且缓存还有缓存雪崩、缓存穿透等问题要解决

监控常用方法：

Easy-Monitor

如何优化Node.js 脚本？

  • 使用最新版本Node.js

  • 正确使用流 Stream

    在Node中，很多对象都实现了流，对于一个大文件可以通过流的形式发送，不需要将其完全读入内存

  const http = require('http');
  const fs = require('fs');
  
  // bad
  http.createServer(function (req, res) {
      fs.readFile(__dirname + '/data.txt', function (err, data) {
          res.end(data);
      });
  });
  
  // good
  http.createServer(function (req, res) {
      const stream = fs.createReadStream(__dirname + '/data.txt');
      stream.pipe(res);
  });

  • 代码层面优化

    合并查询，将多次查询合并一次，减少数据库的查询次数

  // bad
  for user_id in userIds 
       let account = user_account.findOne(user_id)
  
  // good
  const user_account_map = {}   // 注意这个对象将会消耗大量内存。
  user_account.find(user_id in user_ids).forEach(account){
      user_account_map[account.user_id] =  account
  }
  for user_id in userIds 
      var account = user_account_map[user_id]

  • 内存管理优化

    基于V8新旧分代机制，使用对象池的机制，对这种频繁需要创建和销毁的对象保存在一个对象池中。每次用到该对象时，就取对象池空闲的对象，并对它进行初始化操作，从而提高框架的性能

Maintained by · YihuiEdit on GitHub

Keep reading

View all posts