摘要：90 年代，LAMP 曾风靡一时，然而随着需求的变迁和数据流量的激增，LAMP 已不可避免的走下神坛。近日，在 MongoDB Blog 中，Dana Groce 介绍了一个基于新时代架构的实践 MEAN ，下面一起走进。

【编者按】在九十年代，Linux+Apache+Mysql+PHP 架构曾风靡一时，直到现在仍然是众多 Web 应用程序的基本架构。然而随着需求的变迁和数据流量的激增，LAMP 已不可避免的走下神坛。近日，在 MongoDB Blog 中，Dana Groce 介绍了一个基于新时代架构的实践 —— MEAN，MongoDB/Mongoose.js、Express.js、Angular.js 和 Node.js 。

以下为译文

本系列博客的两篇文章主要关注 MEAN 技术堆栈的使用 —— MongoDB/Mongoose.js 、Express.js、Angular.js 和 Node.js 。这些技术都使用了 JavaScript 以获取更高的软件性能和开发者生产效率。

第一篇博文主要描述应用程序的基本结构和进行数据建模过程，而第二篇则会创建测试来验证应用程序行为，然后介绍如何设置并运行应用程序。

本系列博文阅读并不需求拥有这些技术的实践经验，所有技能等级的开发人员都可以从中获益。如果在这之前你没有使用过 MongoDB、JavaScript 或建立一个 REST API 的经验，不用担心，这里将用足够的细节介绍这些主题，包括身份验证、在多文件中构建代码、编写测试用例等。首先，从 MEAN stack 的定义开始。
## 什么是 MEAN Stack

MEAN stack 可概括为：

• M = MongoDB/Mongoose.js 。流行的数据库，对 node . js 来说是一个优雅的 ODM 。
• E = Express.js :一个轻量级 Web 应用程序框架。
• A = Angular.js :一个健壮的框架用于创建 HTML5 和 JavaScript-rich Web 应用程序。
• N = Node.js 服务器端 JavaScript interpreter 。

MEAN stack 是 LAMP (Linux、Apache、MySQL,PHP / Python) stack 的一个现代替代者，在九十年代末，LAMP 曾是 Web 应用程序的主流构建方式。

在这个应用程序中并不会使用 Angular.js ，因为这里并不是要构建一个 HTML 用户界面。相反，这里创建的是一个没有用户界面的 REST API，但它却可以作为任何界面的基础，如一个网站、一个 Android 应用程序，或者一个 iOS 应用程序。也可以说我们正在 ME(a) N stack 上构建 REST API ，但这不是重点!
##REST API 是什么？

REST 代表 Representational State Transfer，是 SOAP 和 WSDL XML-based API 协议的一个更轻量级替代方案。

REST 使用客户端 - 服务器模型，服务器是一个 HTTP 服务器，而客户端发送 HTTP 行为 (GET、POST、PUT、DELETE)，以及 URL 编码的变量参数和一个 URL 。URL 指定了对象的作用范围，而服务器则会通过结果代码和有效的 JavaScript Object Notation (JSON) 进行响应。

因为服务器用 JSON 回复，MongoDB 与 JSON 又可以很好地交互，同时所有组件都使用了 JavaScript，因此 MEAN stack 非常适合本用例中的应用程序。在进入开始定义数据模型后,你会看到一些 JSON 的例子。

CRUD 缩略词常被用来描述数据库操作。CRUD 代表创建、读取、更新和删除。这些数据库操作能很好地映射到 HTTP 动作：

• POST：客户想要插入或创建一个对象。
• GET：客户端想要读取一个对象。
• PUT：客户想要更新一个对象。
• DELETE：客户想要删除一个对象。

在定义 API 后，这些操作将变得更加直观。REST APIs 中通常会使用的一些常见 HTTP 结果代码如下：

• 200 ——“OK”。
• 201 ——“Created”(和 POST 一起使用)。
• 400 ——“Bad Request”(可能丢失所需参数)。
• 401 ——“Unauthorized”(身份验证参数丢失)。
• 403 ——“Forbidden”(已验证，但是权限不够)。
• 404 ——“Not Found”。

RFC 文档中可以找到一个完整的描述，这个在本博客末尾的参考资料中列出。上面这些结果代码都会在本应用程序中使用，随后就会展示一些例子。
为什么从 REST API 开始？

部署一个 REST API 可以为建立任何类型应用程序打下基础。如前文所述，这些应用程序可能会基于网络或者专门针对某些平台设计，比如 Android 或者 iOS 。

时下，已经有许多公司在建立应用程序时不再使用 HTTP 或者 Web 接口，比如 Uber、WhatsApp、Postmates 和 Wash.io 。从一个简单的应用程序发展成一个强大的平台，REST API 可以大幅度简化这个过程中其他接口和应用程序的实现。
## 建立 REST API

这里会建立一个 RSS Aggregator，类似 Google Reader，应用程序主要会包含两个组件：

1. REST API
2. Feed Grabber（类似 Google Reader）

本系列博文都将聚焦这个 REST API 的打造，不会去关注 RSS feeds 的复杂性。现在，Feed Grabber 的代码已经可以在 github repository 中发现，详情可以见博文列出的资源。下面将介绍打造这个 API 所需的步骤。首先会根据具体需求来定义数据模型：

• 在用户账户中储存用户信息
• 跟踪需要被监视的 RSS feeds
• 将 feed 记录 pull 到数据库
• 跟踪用户 feed 订阅
• 跟踪用户会阅读哪个订阅的 feed

用户则需要可以完成下列操作：

• 建立一个账户
• 到 feed 的订阅或者退订
• 阅读 feed 记录
• 标记 feed/记录的阅读状态（已读/未读）

## 数据建模

这里不会深入讨论 MongoDB 中的数据建模，详细资料可以在博文后的列举的资料中发现。本用例需要 4 个 collections 来管理这个信息：

• Feed collection
• Feed entry collection
• User collection
• User-feed-entry mapping collection

##Feed Collection

下面一起进入一段代码，Feed Collection 的建模可以通过下述 JSON 文档完成：

{
"_id": ObjectId("523b1153a2aa6a3233a913f8"),
"requiresAuthentication": false,
"modifiedDate": ISODate("2014-08-29T17:40:22Z"),
"permanentlyRemoved": false,
"feedURL": "http://feeds.feedburner.com/eater/nyc",
"title": "Eater NY",
"bozoBitSet": false,
"enabled": true,
"etag": "4bL78iLSZud2iXd/vd10mYC32BE",
"link": "http://ny.eater.com/",
"permanentRedirectURL": null,
"description": "The New York City Restaurant, Bar, and Nightlife Blog”
}

如果你精通关系型数据库技术，那么你将了解数据库、表格、列和行。在 MongoDB 中，大部分的关系型概念都可以映射。从高等级看，MongoDB 部署支持 1 个或者多个数据库。1 个数据库可能包含多个 collection，这个类似于传统关系型数据库中的表格。Collection 中会有多个 document，从高等级看，document 相当于关系型数据库中的行。这里需要注意的是，MongoDB 中的 document 并没有预设的格式，取而代之，每个 document 中都可以有 1 个或者多个的键值对，这里的值可能是简单的，比如日期，也可以是复杂的，比如 1 个地址对象数组。

上文的 JSON 文档是一个 Eater Blog 的 RSS feed 示例，它会跟踪纽约所有餐馆信息。因此，这里可能存在许多字段，而用例中主要关注的则是 feed 中的 URL 以及 description 。描述是非常重要的，因此在建立一个移动应用程序时，它会是 feed 一个很好的摘要。

JSON 中的其他字段用于内部使用，其中非常重要的字段是 _id 。在 MongoDB 中，每个 document 都需要拥有一个 _id 字段。如果你建立一个没有 —— id 的 document，MongoDB 将为你自动添加。在 MongoDB 中，这个字段就是主键的存在，因此 MongoDB 会保证这个字段值在 collection 范围唯一。
##Feed Entry Collection

在 feed 之后，用例中还期望追踪 feed 记录。下面是一个 Feed Entry Collection 文档示例：

{
    "_id": ObjectId("523b1153a2aa6a3233a91412"),
    "description": "Buzzfeed asked a bunch of people...”,
    "title": "Cronut Mania: Buzzfeed asked a bunch of people...",
    "summary": "Buzzfeed asked a bunch of people that were...”,
    "content": [{
        "base": "http://ny.eater.com/",
        "type": "text/html",
        "value": ”LOTS OF HTML HERE ",
        "language": "en"
    }],
    "entryID": "tag:ny.eater.com,2013://4.560508",
    "publishedDate": ISODate("2013-09-17T20:45:20Z"),
    "link": "http://ny.eater.com/archives/2013/09/cronut_mania_41    .php",
    "feedID": ObjectId("523b1153a2aa6a3233a913f8")
}

再次提醒，这里同样必须拥有一个 _id 字段，同时也可以看到 description、title 和 summary 字段。对于 content 字段，这里使用的是数组，数据中同样储存了一个 document。MongoDB 允许通过这种方式嵌套使用 document，同时这个用法在许多场景中也是非常必要的，因为用例往往需求将信息集中存储。

entryID 字段使用了 tag 格式来避免复制 feed 记录。这里需要注意的是 feedID 和 ObjectId 的用法——值则是 Eater Blog document 的 _id 。这提供了一个参考模型，类似关系型数据库中的外键。因此，如果期望查看这个 ObjectId 关联的 feed document，可以取值 523b1153a2aa6a3233a913f8，并在 _id 上查询 feed collection，从而就会返回 Eater Blog document。
##User Collection

这里有一个用户需要使用的 document ：

{
    "_id" : ObjectId("54ad6c3ae764de42070b27b1"),
    "active" : true,
    "email" : "testuser1@example.com",
    "firstName" : "Test",
    "lastName" : "User1",
    "sp_api_key_id" : "6YQB0A8VXM0X8RVDPPLRHBI7J",
    "sp_api_key_secret" : "veBw/YFx56Dl0bbiVEpvbjF”,
    "lastLogin" : ISODate("2015-01-07T17:26:18.996Z"),
    "created" : ISODate("2015-01-07T17:26:18.995Z"),
    "subs" : [ ObjectId("523b1153a2aa6a3233a913f8"),
                                ObjectId("54b563c3a50a190b50f4d63b") ],
}

用户应该有 email 地址、first name 和 last name。同样，这里还存在 sp_api_key_id 和 sp_api_key_secret —— 在后续部分会结合 Stormpath（一个用户管理 API ）使用这两个字段。最后一个字段 subs，是 1 个订阅数组。subs 字段会标明这个用户订阅了哪些 feeds。
##User-Feed-Entry Mapping Collection

{
    "_id" : ObjectId("523b2fcc054b1b8c579bdb82"),
    "read" : true,
    "user_id" : ObjectId("54ad6c3ae764de42070b27b1"),
    "feed_entry_id" : ObjectId("523b1153a2aa6a3233a91412"),
    "feed_id" : ObjectId("523b1153a2aa6a3233a913f8")
}

最后一个 collection 允许映射用户到 feeds，并跟踪哪些 feeds 已经读取。在这里，使用一个布尔类型（true/false）来标记已读和未读。
##REST API 的一些功能需求

如上文所述，用户需要可以完成以下操作：

• 建立一个账户
• 到 feed 的订阅或者退订
• 阅读 feed 记录
• 标记 feed / 记录的阅读状态（已读 / 未读）

此外，用户还需求可以重置密码。下表表示了这些操作是如何映射到 HTTP 路由和动作。

在生产环境中，HTTP（HTTPS）安全需求使用一个标准的途径来发送敏感信息，比如密码。
## 通过 Stormpath 实现现实世界中的身份验证

在一个鲁棒的现实世界应用程序中，提供用户身份验证不可避免。因此，这里需要一个安全的途径来管理用户、密码和密码重置。

在本用例中，可以使用多种方式进行身份验证。其中一个就是使用 Node.js 搭配 Passport Plugin ，这个方式通常被用于社交媒体账户验证中，比如 Facebook 或者 Twitter 。然而，Stormpath 同样是一个非常不错的途径。Stormpath 是一个用户管理即服务，支持身份验证和通过 API keys 授权。根本上，Stormpath 维护了一个用户详情和密码数据库，从而客户端应用程序 API 可以调用 Stormpath REST API 来进行用户身份验证。

下图显示了使用 Stormpath 后的请求和响应流。

详细来说，Stormpath 会为每个应用程序提供一个安全秘钥，通过它们的服务来定义。举个例子，这里可以定义一个应用程序作为「Reader Production」或者「Reader Test」。如果一直对应用程序进行开发和测试，定义这两个应用程序非常实用，因为增加和删除测试用户会非常频繁。在这里，Stormpath 同样会提供一个 API Key Properties 文件。Stormpath 同样允许基于应用程序的需求来定义密码属性，比如：

• 不低于 8 个字符
• 必须包含大小写
• 必须包含数字
• 必须包含 1 个非字母字符

Stormpath 会跟踪所有用户，并分配他们的 API keys（用于 REST API 身份验证），这将大幅度简化应用程序建立过程，因为这里不再需要为验证用户编写代码。
##Node.js

Node.js 是服务器端和网络应用程序的运行时环境。Node.js 使用 JavaScript 并适合多种不同的平台，比如 Linux、Microsoft Windows 和 Apple OS X。

Node.js 应用程序需要通过多个库模块建立，当下社区中已经有了非常多的资源，后续应用程序建立中也会使用到。

为了使用 Node.js，开发者需要定义 package.json 文件来描述应用程序以及所有库的依赖性。

Node.js Package Manager 会安装所有库的副本到应用程序目录的一个子目录，也就是 node_modules/ 。这么做有一定的好处，因为这样做可以隔离不同应用程序的库版本，同时也避免了所有库都被统一安装到标准目录下造成的代码复杂性，比如 /usr/lib。

命令 npm 会建立 node_modules/ 目录，以及所有需要的库。

下面是 package.json 文件下的 JavaScript：

{
    "name": "reader-api",
    "main": "server.js",
    "dependencies": {
    "express" : "~4.10.0",
    "stormpath" : "~0.7.5", "express-stormpath" : "~0.5.9",
    "mongodb" : "~1.4.26”, "mongoose" : "~3.8.0",
    "body-parser" : "~1.10.0”, "method-override" : "~2.3.0",
    "morgan" : "~1.5.0”, "winston" : "~0.8.3”, "express-winston" : "~0.2.9",
    "validator" : "~3.27.0",
    "path" : "~0.4.9",
    "errorhandler" : "~1.3.0",
    "frisby" : "~0.8.3",
    "jasmine-node" : "~1.14.5",
    "async" : "~0.9.0"
    }
}

应用程序被命名为 reader-api，主文件被命名为 server.js，随后会是一系列的依赖库和它们的版本。这些库其中的一些被设计用来解析 HTTP 查询。在这里，我们会使用 frisby 作为测试工具，而 jasmine-node 则被用来运行 frisby 脚本。

在这些库中，async 尤为重要。如果你从未使用过 node.js，那么请注意 node.js 使用的是异步机制。因此，任何阻塞 input/output (I/O) 的操作（比如从 socket 中读取或者 1 个数据库查询）都会采用一个回调函数作为最后的参数，然后继续控制流，只有在阻塞操作结束后才会继续这个回调函数。下面看一个简单的例子来理解这一点。

function foo() { someAsyncFunction(params, function(err, results)     { console.log(“one”);
    }); console.log(“two”); }

在上面这个例子中，你想象中的输出可能是：

one
two

但实际情况的输出是：

two
one

造成这个结果的原因就是 Node.js 使用的异步机制，打印「one」的代码可能会在后续的回调函数中执行。之所以说可能，是因为这只在一定的情景下发生。这种异步编程带来的不确定性被称之为 non-deterministic execution 。对于许多编程任务来说，这么做可以获得很高的性能，但是在顺序性要求的场景则非常麻烦。而通过下面的用法则可以获得一个理想中的顺序：

actionArray = [ function one(cb) { someAsyncFunction(params, function(err,
        results) { if (err) { cb(new Error(“There was an  error”)); } console.log(“one”);
        cb(null); }); }, function two(cb) { console.log(“two”); cb(null); } ] async.series(actionArray);

## 总结

通过本篇文章，相信大家对 Node.js 和异步函数设置都有了一定的理解，因此下篇博文将会描述更深入层次的一些知识。取代开始建立应用程序，这里会进入建立测试以及验证应用程序的行为。这种方式则被称为 test-driven 开发，它会带来两大好处：

首先，它会帮助开发者弄清数据和函数的消费方式，同时也可以帮助弄清一些奇怪的需求，比如数组中会储存多个对象。

通过在建立应用程序之前编写测试，模型会从「assumed to be working until a test fails」转换成「broken / unimplemented until proven tested OK」。对于建立一个更健壮的应用程序来说，前者显然更安全些。

未完待续。

原文链接：Building your first application with MongoDB: Creating a REST API using the MEAN Stack - Part 1

本文系 OneAPM 工程师编译整理。OneAPM 是应用性能管理领域的新兴领军企业，能帮助企业用户和开发者轻松实现：缓慢的程序代码和 SQL 语句的实时抓取。想阅读更多技术文章，请访问 OneAPM 官方博客。