在這篇文章中，我將講解如何優化使用 Node.js 編寫的 API。
前提條件想要充分了解本文內容，你必須了解以下概念：
優化包含了改善 API 的響應時間。響應時間越短，API 的速度越快。
我將在本文分享一些技巧，幫助你縮短響應時間、降低延遲、管理錯誤和吞吐量，並且最大限度地減少 CPU 和內存的使用。
如何優化 Node.js 的 API1. 始終使用異步函數異步函數就像 JavaScript 的心臟。因此，優化 CPU 使用率的最佳方法就是編寫異步函數來執行非阻塞 I/O 操作。
I/O 操作包括對數據的讀和寫。它可以在數據庫、雲存儲或者任何本地磁盤上進行。
在大量使用 I/O 操作的應用使用異步函數可以提高效率。因為由於沒有阻塞 I/O，當一個請求在做輸入/輸出操作的時候，CPU 可以同時處理多個請求。
舉例如下：
varfs=require('fs');//執行阻塞I/Ovarfile=fs.readFileSync('/etc/passwd');console.log(file);//執行非阻塞I/Ofs.readFile('/etc/passwd',function(err,file){if(err)returnerr;console.log(file);});當我們使用 cookie 或者 session 來存儲臨時狀態的時候，會占用非常多的服務器內存。
現在通用無狀態 API，並且也有 JWT、OAuth 等驗證機制。驗證令牌保存在客戶端以便服務器管理狀態。
JWT 是基於 JSON 的用於 API 驗證的安全令牌。JWT 可以被看到，但一旦發送就無法修改。JWT 只是一個序列並沒有加密。OAuth 不是 API 或服務——相反，它是授權的開放標準。OAuth 是一組用於獲取令牌的標準步驟。
同時，也不要把時間浪費在使用 Node.js 來服務靜態文件。這方面 NGINX 和 Apache 做得更好。
使用 Node 搭建 API 的時候，不要在響應中發送完整的 HTML 頁面。當僅有數據通過 API 發送的時候，Node 服務得會更好。大部分 Node 應用都使用 JSON 數據。
3. 優化數據庫查詢優化 Node API 的重要一環是優化查詢。特別是對於大型應用來說，我們需要多次查詢數據庫，所以一個糟糕的查詢會降低應用的整體性能。
索引是一種優化數據庫性能的方法，通過最小化處理查詢時所需的磁盤訪問次數來實現。它是一種數據結構技術，用於快速定位和訪問數據庫中的數據。索引是使用幾個數據庫列創建的。
假設我們有一個沒有索引的數據庫模式，並且數據庫包含 100 萬條記錄。與帶有索引的模式相比，使用沒有索引的模式做一個簡單的 find（查找）查詢將掃描更多的記錄來找到匹配的記錄。
兩者之間掃描文件的數量相差巨大 ~ 1038：
PM2 是為 Node.js 應用程序設計的生產流程管理器。它內置了負載平衡器，允許應用程序在不修改代碼的情況下，作為多個進程運行。
使用 PM2 時的應用停機時間幾乎為零。總體來說，PM2 確實可以提升 API 性能和並發性。
在生產環境中部署代碼並運行以下命令以查看 PM2 集群如何在所有可用 CPU 上進行擴展：
pm2startapp.js-i05. 減少 TTFB（第一字節時間）第一字節時間是一種測量方式，用作表示 Web 服務器或者其他網絡資源的響應時間。TTFB 測量從用戶或客戶發出 HTTP 請求到客戶的瀏覽器收到頁面的第一個字節的時間。
所有用戶訪問瀏覽器的同一頁面加載速度不可能在 100 毫秒之內，這僅僅是因為服務器和用戶之間的物理距離。
我們可以通過使用 CDN 和全球本地數據中心緩存內容來減少第一個字節的時間。這有助於用戶以最小的延遲訪問內容。你可以從 Cloudflare 提供的 CDN 解決方案開始着手。
6. 使用帶日誌的錯誤腳本監視 API 是否正常工作最好的辦法是記錄行為，於是記錄日誌就派上用場。
一個常見的辦法是將記錄打印在控制台上（使用console.log()）。
比console.log()更高效的方法是使用 Morgan、Buyan 和 Winston。我將在這裡以 Winston 為例。
如何使用 Winston 記錄 – 功能可以使用以下命令行設置 Winston：
npminstallwinston--save這裡是使用 Winston 記錄的基本配置：
constwinston=require('winston');letlogger=newwinston.Logger({transports:[newwinston.transports.File({level:'verbose',timestamp:newDate(),filename:'filelog-verbose.log',json:false,}),newwinston.transports.File({level:'error',timestamp:newDate(),filename:'filelog-error.log',json:false,})]});logger.stream={write:function(message,encoding){logger.info(message);}};7. 使用 HTTP/2 而不是 HTTP除了上述使用的這些技巧，我們還可以使用 HTTP/2 而不是 HTTP，因為它具備以下優勢：
它專注提高性能，並解決 HTTP 的問題。它使網頁瀏覽更快、更容易，並且消耗更少的帶寬。
8. 並行任務使用 async.js 來運行任務。並行任務對 API 的性能有很大改善，它減少了延遲並最大限度地減少了阻塞操作。
並行意味着同時運行多個任務。當你並行任務的時候，不需要控制程序的執行順序。
以下是一個數組異步並行的簡單例子：
constasync=require("async");//使用對象而不是數組async.parallel({task1:function(callback){setTimeout(function(){console.log('TaskOne');callback(null,1);},200);},task2:function(callback){setTimeout(function(){console.log('TaskTwo');callback(null,2);},100);}},function(err,results){console.log(results);//結果相當於:{task2:2,task1:1}});在以上例子中，我們使用了 async.js 以異步的形式執行了兩個任務。task 1 需要 200 毫秒完成，但是 task 2 不需要等待 task 1 完成後再執行 – 它在設定的 100 毫秒後執行。
並行任務對 API 的性能有很大的影響。它減少了延遲並最大限度地減少了阻塞操作。
9. 使用 Redis 緩存應用Redis 是 Memcached 的高級版本。它通過在服務器的主內存中存儲和檢索數據來優化 API 響應時間。它提高了數據庫查詢的性能，也減少了訪問延遲。
在下面的代碼片段中，我們分別調用了不使用 Redis 和使用 Redis 的 API，並比較了響應時間。
響應時間差異巨大~ 899.37 毫秒：
以下是不使用 Redis 的 Node：
'usestrict';//定義需要的所有依賴項constexpress=require('express');constresponseTime=require('response-time')constaxios=require('axios');//加載Express框架varapp=express();//創建在響應頭中添加X-Response-Time的中間件app.use(responseTime());constgetBook=(req,res)=>{letisbn=req.query.isbn;leturl=`https://www.googleapis.com/books/v1/volumes?q=isbn:${isbn}`;axios.get(url).then(response=>{letbook=response.data.itemsres.send(book);}).catch(err=>{res.send('Thebookyouarelookingforisnotfound!!!');});};app.get('/book',getBook);app.listen(3000,function(){console.log('Yournodeisrunningonport3000!!!')});以下是使用 Redis 的 Node：
'usestrict';//定義需要的所有依賴項constexpress=require('express');constresponseTime=require('response-time')constaxios=require('axios');constredis=require('redis');constclient=redis.createClient();//加載Express框架varapp=express();//創建在響應頭中添加X-Response-Time的中間件app.use(responseTime());constgetBook=(req,res)=>{letisbn=req.query.isbn;leturl=`https://www.googleapis.com/books/v1/volumes?q=isbn:${isbn}`;returnaxios.get(url).then(response=>{letbook=response.data.items;//設置string-key:緩存中的 isbn。以及緩存的內容: title//設置緩存的過期時間為1個小時（60分鐘）client.setex(isbn,3600,JSON.stringify(book));res.send(book);}).catch(err=>{res.send('Thebookyouarelookingforisnotfound!!!');});};constgetCache=(req,res)=>{letisbn=req.query.isbn;//對照服務器的redis檢查緩存數據client.get(isbn,(err,result)=>{if(result){res.send(result);}else{getBook(req,res);}});}app.get('/book',getCache);app.listen(3000,function(){console.log('Yournodeisrunningonport3000!!!'))};總結在本指南中，我們了解了如何優化 Node.js API 的響應時間。
JavaScript 重度依賴函數，因此，使用異步函數可以使腳本運行得更快並且不阻塞。
除此之外，我們還可以使用緩存記憶（Redis）、數據庫索引、TTFB 和 PM2 集群來提高響應速度。
最後請記住，注意路由的安全性並儘可能優化路由也很重要。我們不能為了提高 API 響應速度而妥協掉安全性。因此，在 Node.js 中構建優化的 API 時，應該保留所有標準安全檢查。
Happycoding!
原文鏈接：https://www.freecodecamp.org/news/how-to-optimize-nodejs-apis/
作者：Kayode Adeniyi
譯者：PapayaHUANG
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