[노드 2팀] #4.노드 기능 알아보기(1)

🌟키워드: REPL, CommonJS 모듈, ECMAScript 모듈, 내장 객체, 내장 모듈

---

1. REPL 

노드에서 제공하는 콘솔로, 입력한 코드를 읽고(Read), 해석하고(Eval), 결과물을 반환하고(Print), 종료할 때까지 반복(Loop)한다는 의미이다.

 

-REPL 사용방법

→  터미널에 node를 입력한다, 프롬프트가 >로 바뀌었다면 입력 가능한 상태이다.

-REPL 종료방법

→  Ctrl+C를 두 번 누르거나, 창에 .exit를 입력한다.

---

2. JS 파일 실행

콘솔에 node [자바스크립트 파일 경로]

→ 파일을 저장할 때는 .js로 저장하고, 실행시 확장자(.js)는 생략 가능하다.

 

※ REPL이 아니라 콘솔에서 입력해야 한다. 

※ 파일이나 폴더의 이름에 /, \, |, <, >, :, ", ?, * 등은 사용 불가능하다.

---

3. 모듈로 만들기

모듈이란 특정한 기능을 하는 함수나 변수들의 집합이다.

노드는 파일별로 코드를 모듈로 만들어 해당 모듈을 재사용하고, 관리도 용이하게 해준다. 

 

모듈과 프로그램

---

3-1. CommonJS 모듈

표준 자바스크립트 모듈은 아니지만 노드에서 가장 널리 쓰이는 모듈이다.

→ require()를 사용해 모듈을 불러온다.

 

+require()

-require()는 모듈을 불러오는 함수이다. 

-반드시 파일의 최상단에 위치할 필요없다.

-require.cache 객체에 파일 이름이 속성명으로 들어 있다. 속성값으로는 각 파일의 모듈 객체가 있다.

-require.main은 노드 실행 시 첫 모듈을 가리킨다.

 

//var.js
const odd = 'CJS 홀수입니다';
const even = 'CJS 짝수입니다';

module.exports = {
  odd,
  even,
};

→ module.exports로 한 번에 대입하는 대신, 각각의 변수를 exports 객체에 하나씩 넣을 수 있다(module.exports==exports).

//func.js
const { odd, even } = require('./var');

function checkOddOrEven(num) {
  if (num % 2) { // 홀수면
    return odd;
  }
  return even;
}

module.exports = checkOddOrEven;

//index.js
const { odd, even } = require('./var');
const checkNumber = require('./func');

function checkStringOddOrEven(str) {
  if (str.length % 2) { // 홀수면
    return odd;
  }
  return even;
}

console.log(checkNumber(10));
console.log(checkStringOddOrEven('hello'));

 

-모듈 하나가 여러 개의 모듈을 사용할 수 있고, 사용될 수 있다. (var.js가 func.js와 index.js에 두 번 쓰인다)

-여러 파일에 재사용되는 함수나 변수를 모듈로 만들어두면 편리하다.

 

+노드에서 this

-최상위 스코프(식별자가 유효한 범위)에서 this는 module.exports를 가리킨다.

-함수 선언문 내부의 this는 global 객체를 가리킨다.

---

 

3-2. ECMAScript 모듈

공식적인 자바스크립트 모듈 형식이다.

//var.mjs
export const odd = 'MJS 홀수입니다';
export const even = 'MJS 짝수입니다';

//func.mjs
import { odd, even } from './var.mjs';

function checkOddOrEven(num) {
  if (num % 2) { // 홀수면
    return odd;
  }
  return even;
}

export default checkOddOrEven;

//index.mjs
import { odd, even } from './var.mjs';
import checkNumber from './func.mjs';

function checkStringOddOrEven(str) {
  if (str.length % 2) { // 홀수면
    return odd;
  }
  return even;
}

console.log(checkNumber(10));
console.log(checkStringOddOrEven('hello'));

 

-CommonJS 모듈을 ES 모듈 스타일로 바꾸면 require, exports, module.exports를 각각 import, export, export default(함수나 객체가 아닌 문법)로 써준다.

-파일의 확장자는 .js가 아닌 .mjs로 바꿔준다.

-파일을 실행할 때 CommonJS 모듈과 달리 확장자를 생략하면 안 된다.

 

※ 한 가지의 형식만 골라서 사용하자!

---

3-3. 다이내믹 임포트

 

-다이내믹 임포트는 코드를 실행 중 모듈을 동적으로 불러오는 것이다. 즉, 코드 내 어디서도 호출 가능하다.

-ES 모듈은 if문 안에서 import하는 것이 불가능 하기 때문에 다이내믹 임포트를 사용한다.

//dynamic.mjs
const a = true;
if (a) {
    const m1 = await import('./func.mjs');
    console.log(m1);
    const m2 = await import('./var.mjs');
    console.log(m2);
}

→ ES모듈의 최상위 스코프에서는 async 함수 없이 await가 가능하다(CommonJS 모듈에서는 불가능).

 

---

3-4. __filename, __dirname

파일 경로에 대한 정보를 제공한다.

 

-__filename: 현재 파일명

-__dirname: 현재 파일 경로

 

※ ES 모듈에서는 사용 불가능하다.

※ 언더바(_) 두 개를 붙여야 한다.

---

4. 노드 내장 객체

따로 설치하지 않아도 바로 사용할 수 있다.

 

4-1. global

브라우저의 window와 같은 전역 객체

 

-생략이 가능하다(globla.require->require). 

-global 객체의 속성에 값을 대입해 파일 간에 데이터를 공유할 수 있다. 하지만, 유지 보수에 어려움이 있어 남용하지 않는 게 좋다.

---

4-2. console

보통 디버깅을 위해 사용한다.

 

-대표적인 console.log 메서드 이외에 로깅 함수를 가지고 있다.

-console.time(레이블)-console.timeEnd, console.log(내용), console.error(에러 내용), console.table(배열), console.dir(객체, 옵션), console.trace(레이블) 등이 있다.

---

4-3. 타이머

보통 디버깅을 위해 사용한다.

 

-setTimeout(콜백 함수, 밀리초) - clearTimeout(아이디): 주어진 밀리초 이후
-setInterval(콜백 함수, 밀리초) - clearInterval(아이디): 주어진 밀리초 마다
-setImmediate(콜백 함수) - clearImmediate(아이디): 콜백 함수 즉시

→ 반환된 아이디로 타이머를 취소할 수 있다.

//timer.js
const timeout = setTimeout(() => {
  console.log('1.5초 후 실행');
}, 1500);

const interval = setInterval(() => {
  console.log('1초마다 실행');
}, 1000);

const timeout2 = setTimeout(() => {
  console.log('실행되지 않습니다');
}, 3000);

setTimeout(() => {
  clearTimeout(timeout2);
  clearInterval(interval);
}, 2500);

const immediate = setImmediate(() => {
  console.log('즉시 실행');
});

const immediate2 = setImmediate(() => {
  console.log('실행되지 않습니다');
});

clearImmediate(immediate2);

 

→immediate가 가장 먼저 실행된다.

---

4-4. process

현재 실행되고 있는 노드 프로세스에 대한 정보를 담고 있다.

 

① process.env: 시스템의 환경변수

-임의로 환경 변수 저장 가능

-서버의 중요한 키를 저장하는 공간

-중요한 비밀번호는 process.env의 속성으로 대체

 

② process.nextTick(콜백)

//nextTick.js
setImmediate(()=> {
    console.log('immediate');
});
process.nextTick(()=> {
    console.log('nextTick');    //다른 콜백들보다 우선시
});
setTimeout(()=> {
    console.log('timeout');
},0);
Promise.resolve().then(()=> console.log('promise')); //resolve된 Promise도 다른 콜백 보다 우선시

→ process.nextTick와 Promise를 마이크로태스크라고 구분해서 부른다.

 

③ process.exit(코드)

서버 외의 독립적인 프로그램에서 수동으로 실행중인 노드를 종료한다. 

 

※ 서버 환경에서는 잘 사용하지 않는다.

---

4-5. 기타 내장 객체

 

-URL, URLSearchParams
-AbortController, FormData, fetch, Headers, Request, Response, Event, EventTarget
-TextDecoder,TextEncoder, WebAssembly

 

※ 노드 공식 문서를 참고해서 활용하자.

 

---

5. 노드 내장 모듈

 

5-1. os 모듈

os 모듈을 활용해 운영체제의 정보를 가져올 수 있다.

 

+os 모듈의 대표적인 메서드

-운영체제 정보 : .arch() .platform() .type() .uptime() .hostname() .release()
-경로: .homedir() .tmpdir()
-메모리 정보: .cups() .freemem() .totalmem()
-에러 정보: .constants

 

→ 컴퓨터 내부 자원에 빈번하게 접근하는 경우 사용한다. 일반적으로 사용 빈도가 높지 않다. 하지만 운영체제별로 다른 서비스를 제공하고 싶을 때 os 모듈이 유용하다.

---

 

5-2. path

폴더와 파일의 경로를 쉽게 조작하도록 도와주는 모듈이다.

 

-운영체제별로 경로 구분자가 다르기 때문에 유용하게 쓰인다.

//path.js
const path = require('path');

const string = __filename;

console.log('path.sep:', path.sep);	//경로 구분자(/, \)
console.log('path.delimiter:', path.delimiter);	//환경 변수 구분자
console.log('------------------------------');
console.log('path.dirname():', path.dirname(string));	//파일이 위치한 폴더 경로
console.log('path.extname():', path.extname(string));	//파일의 확장자
console.log('path.basename():', path.basename(string));	//파일이름(확장자 포함)
console.log('path.basename - extname:', path.basename(string, path.extname(string)));
console.log('------------------------------');
console.log('path.parse()', path.parse(string));	//파일 경로 분리
console.log('path.format():', path.format({
  dir: 'C:\\users\\zerocho',
  name: 'path',
  ext: '.js',
}));	//path.parse()한 객체의 파일 경로 합친다.
console.log('path.normalize():', path.normalize('C://users\\\\zerocho\\\path.js'));	//정상적인 경로로 변환
console.log('------------------------------');
console.log('path.isAbsolute(C:\\):', path.isAbsolute('C:\\'));	//절대경로 or 상대경로
console.log('path.isAbsolute(./home):', path.isAbsolute('./home'));
console.log('------------------------------');
console.log('path.relative():', path.relative('C:\\users\\zerocho\\path.js', 'C:\\'));	//첫번째 경로에서 두번째 경로로 가는 법
console.log('path.join():', path.join(__dirname, '..', '..', '/users', '.', '/zerocho'));	//하나의 경로로 합침
console.log('path.resolve():', path.resolve(__dirname, '..', 'users', '.', '/zerocho'));	//join과 달리  절대 경로로 인식해 앞의 경로를 무시

→ 노드는 require.main 파일을 기준으로 상대경로를 인식한다.

코드 실행 결과

 

※ path 모듈은 노드 프로그래밍을 하며 유용하게 쓰인다.

---

5-3. url

인터넷 주소를 쉽게 조작하도록 도와주는 모듈이다.

 

WHATWG와 노드의 주소 체계

 

① url

-WHATWG의 url은 url 모듈 안에 URL 생성자가 있어 여기에 주소를 넣어 객체로 만들면 주소가 부분별로 정리된다. username, password, origin, searchParams 속성이 존재한다. 

-url.format(객체): 분해되었던 객체를 다시 원래 상태로 조립한다. 

 

② searchParams 객체

-search 부분은 주소를 통해 데이터를 전달할 때 사용된다. 

-여러 키가있을 때는 &로 구분한다.

-키=값 형식으로 데이터를 전달한다.  

//searchParams.js
const myURL = new URL('http://www.gilbut.co.kr/?page=3&limit=10&category=nodejs&category=javascript');
console.log('searchParams:', myURL.searchParams);
console.log('searchParams.getAll():', myURL.searchParams.getAll('category'));	//키에 해당하는 모든 값 가져옴
console.log('searchParams.get():', myURL.searchParams.get('limit'));	//키에 해당하는 첫번째 값 가져옴
console.log('searchParams.has():', myURL.searchParams.has('page'));	//해당 키의 존재 검사

console.log('searchParams.keys():', myURL.searchParams.keys());	//모든 키를 반복기 객체로 가져옴
console.log('searchParams.values():', myURL.searchParams.values());	//모든 값을 반복기 객체로 가져옴

myURL.searchParams.append('filter', 'es3');	//해당 키를 추가함
myURL.searchParams.append('filter', 'es5');
console.log(myURL.searchParams.getAll('filter'));

myURL.searchParams.set('filter', 'es6');	//같은 키의 값들을 지우고 새로 추가
console.log(myURL.searchParams.getAll('filter'));

myURL.searchParams.delete('filter');	//해당 키 제거
console.log(myURL.searchParams.getAll('filter'));

console.log('searchParams.toString():', myURL.searchParams.toString());
myURL.search = myURL.searchParams.toString();	//조작한 searchParams 객체를 다시 문자열로 만든다

---

5-4. dns

도메인을 통해 IP나 기타 DNS 정보를 얻고자 할 때 사용한다.

 

-ip주소 얻기 - dns.lookup  dns.resolve
-A(ipv4주소),  AAAA(ipv6주소), NS(네임서버), SOA(도메인 정보), CNAME(별칭), MX(메일 서버)

---

5-5. crypto

다양한 방식의 암호화를 도와주는 모듈이다.

 

① 단방향 암호화

-보통 단방향 암호화 알고리즘을 사용해서 암호화한다.

-복호화할 수 없는 암호화 방식이다(한 번 암호화 하면 원래 문자열을 찾을 수 없다.)

-주로 해시 기법(어떠한 문자열을 고정된 길이의 다른 문자열로 바꾸는 방법)을 사용한다.

//hash.js
const crypto = require('crypto');

console.log('base64:', crypto.createHash('sha512').update('비밀번호').digest('base64'));
console.log('hex:', crypto.createHash('sha512').update('비밀번호').digest('hex'));
console.log('base64:', crypto.createHash('sha512').update('다른 비밀번호').digest('base64'));

 

-createHash(알고리즘): 사용할 해시 알고리즘을 넣는다.

-update(문자열): 변환할 문자열을 넣는다.

-digest(인코딩): 인코딩할 알고리즘을 넣는다. base64, hex, latin1이 주로 사용된다. 

 

→ 컴퓨터의 성능이 발달함에 따라 기존 해시 알고리즘들이 위협받고 있다. 따라서 알고리즘도 더 강력하게 진화하고 있다. 현재는 주로 pbkdf2나 bcrypt, scrypt 알고리즘을 사용한다. 

 

② 양방향 암호화

-암호화된 문자열을 키를 사용해 복호화 가능하다.

-암호를 복호화 하려면 암호화 할 때 사용한 키를 사용한다.

//cipher.js
const crypto = require('crypto');

const algorithm = 'aes-256-cbc';
const key = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz123456';
const iv = '1234567890123456';

const cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv);
let result = cipher.update('암호화할 문장', 'utf8', 'base64');
result += cipher.final('base64');
console.log('암호화:', result);

const decipher = crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv);
let result2 = decipher.update(result, 'base64', 'utf8');
result2 += decipher.final('utf8');
console.log('복호화:', result2);

-crypto.createCipheriv(알고리즘, 키, iv)
-cipher.update(문자열, 인코딩, 출력 인코딩)
-cipher.final(출력 인코딩)
-crypto.createDecipheriv(알고리즘, 키, iv)
-decipher.update(문자열, 인코딩, 출력 인코딩)
-decipher.final(출력 인코딩)

 

※ 추가로 노드 공식 문서, npm패키지 확인해 알아본다.

---

5-6. util

각종 편의 기능을 모아둔 모듈이다.

 

-util.deprecate: 첫 번째 인수로 넣은 함수를 사용했을 때 두 번째 인수인 경고 메시지가 출력된다.
-util.promisify: 콜백 패턴을 프로미스 패턴으로 바꾼다. 바꿀 함수를 인수로 제공한다. 

---

5-7. worker_threads

 

-노드에서 멀티 스레드 방식 작업이란? 

→워커 스레드(코드를 실행할 수 있는 각 단위)를 도입해 멀티 스레딩이 가능하게 하는 방식이다. 즉, 멀티 스레드와 별도로 작동하는 워커 스레드를 생성하여 복잡한 작업이나 계산을 메인 스레드와 독립적으로 실행하는 것이다. 

//worker_data.js
const {
  Worker, isMainThread, parentPort, workerData,
} = require('worker_threads');

if (isMainThread) { // 부모일 때
  const threads = new Set();
  threads.add(new Worker(__filename, {
    workerData: { start: 1 },
  }));
  threads.add(new Worker(__filename, {
    workerData: { start: 2 },
  }));
  for (let worker of threads) {
    worker.on('message', message => console.log('from worker', message));
    worker.on('exit', () => {
      threads.delete(worker);
      if (threads.size === 0) {
        console.log('job done');
      }
    });
  }
} else { // 워커일 때
  const data = workerData;
  parentPort.postMessage(data.start + 100);
}

→ 현재 두 개의 워커가 돌아가고 있으며, 각각의 부모로부터 숫자를 받아서 100을 더해 돌려준다. (여러 개의 워커 스레드에 데이터를 넘기는 예제)

 

//prime-worker.js
const { Worker, isMainThread, parentPort, workerData } = require('worker_threads');

const min = 2;
let primes = [];

function findPrimes(start, end) {
  let isPrime = true;
  for (let i = start; i <= end; i++) {
    for (let j = min; j < Math.sqrt(end); j++) {
      if (i !== j && i % j === 0) {
        isPrime = false;
        break;
      }
    }
    if (isPrime) {
      primes.push(i);
    }
    isPrime = true;
  }
}

if (isMainThread) {
  const max = 10000000;
  const threadCount = 8;
  const threads = new Set();
  const range = Math.floor((max - min) / threadCount);
  let start = min;
  console.time('prime');
  for (let i = 0; i < threadCount - 1; i++) {
    const end = start + range - 1;
    threads.add(new Worker(__filename, { workerData: { start, range: end } }));
    start += range;
  }
  threads.add(new Worker(__filename, { workerData: { start, range: max } }));
  for (let worker of threads) {
    worker.on('error', (err) => {
      throw err;
    });
    worker.on('exit', () => {
      threads.delete(worker);
      if (threads.size === 0) {
        console.timeEnd('prime');
        console.log(primes.length);
      }
    });
    worker.on('message', (msg) => {
      primes = primes.concat(msg);
    });
  }
} else {
  findPrimes(workerData.start, workerData.range);
  parentPort.postMessage(primes);
}

→ 소수가 몇 개 있는지 알아내는 코드이다. 워커 스레드를 사용해 여러  개의 스레드가 나눠서 문제를 풀면 사용하지 않는 것보다 속도가 빨라진다.

 

---

5-8. child_process

다른 프로그램을 실행하고 싶거나 명령어를 수행하고 싶을 때 사용하는 모듈이다.

 

-다른 언어의 코드(파이썬 등)를 실행하고 결괏값을 받을 수 있다. 

//exec.js
const exec = require('child_process').exec;

const process = exec('dir');

process.stdout.on('data', function(data) {
  console.log(data.toString());
}); // 실행 결과

process.stderr.on('data', function(data) {
  console.error(data.toString());
}); // 실행 에러

→ 명령 프롬프트의 명령어인 dir을 통해 노드를 실행한다.

 

//spawn.js
const spawn = require('child_process').spawn;

const process = spawn('python', ['test.py']);	//인수: (명령어, 배열)

process.stdout.on('data', function(data) {
  console.log(data.toString());
}); // 실행 결과

process.stderr.on('data', function(data) {
  console.error(data.toString());
}); // 실행 에러

→ 파이썬 코드를 노드의 spawn을 통해 실행한다. 

 

-exec와 spawn의 차이는?

→ exec는 셸에서 실행해서 명령어 수행, spawn은 새로운 프로세스를 띄우면서 명령어 실행한다(셸에서 실행하려면 세 번째 인수로 {shell:true}를 넣어준다. 

---

5-9. 기타 모듈들

 

※ 공식 문서를 참조해 활용하기!

---

Quiz

1. 노드에서 자바스크립트 코드를 즉석에서 실행하고 결과를 볼 수 있도록 지원하는 환경은 (    )이다.

2. 노드를 통해 파일을 실행하는 명령어는 (    )이다.

3. 표준 자바스크립트 모듈은 아니지만 가장 널리 쓰이는 모듈은 (        ) 모듈이다.

4. 모듈을 불러오는 함수는 (       )이다.

5. 노드에서 현재 파일명과 현재 파일 경로에 대한 정보를 제공하는 키워드는 (        ), (       )이다.

6. 주어진 밀리초 이후에 콜백 함수를 실행하는 노드 내장 객체는 (        )이다.

7. 폴더와 파일의 경로를 쉽게 조작하도록 도와주는 모듈은 (    )이다.

 

Programming Quiz

8. 아래의 CommonJS 모듈 방식으로 작성된 코드를 ES 모듈 스타일로 바꿔서 작성하시오.

//index.js
const { odd, even } = require('./var');
const checkNumber = require('./func');

function checkStringOddOrEven(str) {
  if (str.length % 2) { 
  }
  return even;
}

console.log(checkNumber(10));
console.log(checkStringOddOrEven('node.js_team2'));

 

9. process 내장 객체의 process.exit()와 setInterval 함수를 이용해 0.5초마다 5부터 1까지 표시한 뒤, i가 1이 되었을 때 종료하도록 하는 프로그램을 작성하시오.

---

Answer

1. REPL

2. node

3. CommonJS

4. require

5. __filename, __dirname

6. setTimeout()

7. path

8.

//index.mjs
import { odd, even } from './var.mjs';
import checkNumber from './func.mjs';

function checkStringOddOrEven(str) {
  if (str.length % 2) { // 홀수면
    return odd;
  }
  return even;
}

console.log(checkNumber(10));
console.log(checkStringOddOrEven('node.js_team2'));

9.

//9
let i=5;
setInterval(() => {
    if (i===1) {
        console.log('종료');
        process.exit();
    }
    console.log(i);
    i--;
}, 500);

 

출처) 조현정, 「Node.js 교과서 개정 3판」, 길벗(2022), 3장 노드 기능 알아보기.

 

Corner node.js 2팀

Editor : 이구미