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如何使用多種工具調(diào)試Node.js代碼

Node.js是一個JavaScript運行時，基于與Google Chrome瀏覽器中使用的相同的V8引擎。它通常用于構(gòu)建跨平臺的服務(wù)器端和終端應(yīng)用程序。Node.js在過去十年中變得越來越流行，因為它易于安裝、實用、速度快，并且允許客戶端Web開發(fā)人員在其他地方利用他們的技能。

但是，軟件開發(fā)仍然是一項復(fù)雜的任務(wù)，您的Node.js代碼有時會失敗。本教程演示了各種工具來幫助調(diào)試應(yīng)用程序并找出問題的原因。

Tips：Deno是一個替代的JavaScript運行時。它與Node.js相似，但更新，它消除了一些裂縫和不一致。下面的工具和信息通?？梢詰?yīng)用于Deno應(yīng)用程序和Node.js。

調(diào)試概述

“調(diào)試”是修復(fù)軟件缺陷的各種方法的名稱。修復(fù)錯誤通常很簡單。查找錯誤的原因可能要復(fù)雜得多，并且需要花費數(shù)小時的時間。

以下部分描述了您將遇到的三種一般類型的錯誤。

語法錯誤

您的代碼不遵循語言規(guī)則——例如，當(dāng)您省略右括號或拼寫錯誤的語句，如console.lag(x).

一個好的代碼編輯器可以通過以下方式幫助發(fā)現(xiàn)常見問題：

  • 對有效或無效語句進行顏色編碼
  • 類型檢查變量
  • 自動完成函數(shù)和變量名
  • 突出顯示匹配的括號
  • 自動縮進代碼塊
  • 檢測無法訪問的代碼
  • 重構(gòu)雜亂的功能

VS Code和Atom等免費編輯器對Node.js、JavaScript和TypeScript（可轉(zhuǎn)換為JavaScript）提供了很好的支持。在保存和測試代碼之前，通?？梢园l(fā)現(xiàn)基本語法問題。

像ESLint這樣的代碼linter也會報告語法錯誤、縮進錯誤和未聲明的變量。ESLint是一個Node.js工具，您可以通過以下方式全局安裝：

npm i eslint -g

您可以使用以下命令從命令行檢查JavaScript文件：

eslint mycode.js

…但是使用編輯器插件更容易，例如用于VS Code的ESLint或用于Atom的 linter-eslint，它們會在您鍵入時自動驗證代碼：

VS Code中的ESlint

邏輯錯誤

您的代碼運行但未按預(yù)期工作。例如，用戶在請求時沒有注銷；報告顯示不正確的數(shù)字；數(shù)據(jù)未完全保存到數(shù)據(jù)庫中；等等。

邏輯錯誤可能由以下原因引起：

  • 使用錯誤的變量
  • 不正確的條件，例如，if (a > 5)而不是if (a < 5)
  • 未能考慮運算符優(yōu)先級的計算，例如，1+2*3結(jié)果為7而不是9。

運行時（或執(zhí)行）錯誤

錯誤只有在應(yīng)用程序執(zhí)行時才會變得明顯，這通常會導(dǎo)致崩潰。運行時錯誤可能由以下原因引起：

  • 除以已設(shè)置為零的變量
  • 試圖訪問不存在的數(shù)組項
  • 嘗試寫入只讀文件

盡管以下開發(fā)技術(shù)可以提供幫助，但邏輯和運行時錯誤更難發(fā)現(xiàn)：

您仍然會遇到Node.js錯誤，但以下部分描述了定位該難以捉摸的錯誤的方法。

設(shè)置適當(dāng)?shù)腘ode.js環(huán)境變量

在主機操作系統(tǒng)中設(shè)置的環(huán)境變量可以控制Node.js應(yīng)用程序和模塊設(shè)置。最常見的是NODE_ENV，通常在調(diào)試時設(shè)置為開發(fā)，或者在實時服務(wù)器上運行時設(shè)置為生產(chǎn)。在macOS或Linux上設(shè)置環(huán)境變量：

NODE_ENV=development

或在（經(jīng)典）Windows命令提示符下：

set NODE_ENV=development

或Windows Powershell：

$env:NODE_ENV="development"

在流行的Express.js框架中，將NODE_ENV設(shè)置為development會禁用模板文件緩存并輸出詳細(xì)的錯誤消息，這在調(diào)試時可能會有所幫助。其他模塊可能提供類似的功能，您可以在應(yīng)用程序中添加NODE_ENV條件，例如

// running in development mode?
const devMode = (process.env.NODE_ENV !== 'production');
if (devMode) {
console.log('application is running in development mode');
}

您還可以使用Node的util.debuglog方法有條件地輸出錯誤消息，例如

import { debuglog } from 'util';
const myappDebug = debuglog('myapp');
myappDebug('log something');

此應(yīng)用程序僅在NODE_DEBUG設(shè)置為 myapp 或 * 或 my* 等通配符時才會輸出日志消息。

使用Node.js命令行選項

節(jié)點腳本通常使用node后跟入口腳本的名稱來啟動：

node app.js

您還可以設(shè)置命令行選項來控制各種運行時方面。用于調(diào)試的有用標(biāo)志包括：

  • --check語法檢查腳本而不執(zhí)行
  • --trace-warnings當(dāng)JavaScript Promises未解析或拒絕時輸出堆棧跟蹤
  • --enable-source-maps使用TypeScript等轉(zhuǎn)譯器時顯示源映射
  • --throw-deprecation使用已棄用的Node.js功能時發(fā)出警告
  • --redirect-warnings=file將警告輸出到文件而不是stderr
  • --trace-exit調(diào)用時輸出堆棧跟蹤process.exit()。

將消息輸出到控制臺

輸出控制臺消息是調(diào)試Node.js應(yīng)用程序的最簡單方法之一：

console.log(`someVariable: ${ someVariable }`);

很少有開發(fā)人員意識到還有許多其他控制臺方法：

控制臺方法 描述
.log(msg) 標(biāo)準(zhǔn)控制臺消息
.log('%j', obj) 將對象輸出為緊湊的JSON字符串
.dir(obj, opt) 漂亮打印對象屬性
.table(obj) 以表格格式輸出數(shù)組和對象
.error(msg) 錯誤信息
.count(label) 增加一個命名的計數(shù)器和輸出
.countReset(label) 重置命名計數(shù)器
.group(label) 縮進一組消息
.groupEnd(label) 終止一個組
.time(label) 啟動一個命名的計時器
.timeLog(label) 報告經(jīng)過的時間
.timeEnd(label) 停止一個命名的計時器
.trace() 輸出堆棧跟蹤（所有函數(shù)調(diào)用的列表）
.clear() 清除控制臺

console.log()還接受逗號分隔值的列表：

let x = 123;
console.log('x:', x);
// x: 123

…盡管ES6解構(gòu)提供了類似的輸出，但花費更少：

console.log({ x });
// { x: 123 }

console.dir()命令以與util.inspect()相同的方式漂亮地打印對象屬性：

console.dir(myObject, { depth: null, color: true });

控制臺爭議

一些開發(fā)人員聲稱您永遠(yuǎn)不應(yīng)該使用console.log()，因為：

  • 您正在更改代碼并且可能會更改某些內(nèi)容或忘記刪除它，并且
  • 當(dāng)有更好的調(diào)試選項時，就沒有必要了。

不要相信任何聲稱他們從未使用過的人console.log()！記錄既快又臟，但每個人都在某個時候使用它。使用您喜歡的任何工具或技術(shù)。修復(fù)一個錯誤比你找到它的方法更重要。

使用第三方日志系統(tǒng)

第三方日志系統(tǒng)提供更復(fù)雜的功能，例如消息傳遞級別、詳細(xì)程度、排序、文件輸出、分析、報告等。流行的解決方案包括cabinet、loglevel、morgan、pino、signale、storyboard、tracer和winston。

使用V8檢查器

V8 JavaScript引擎提供了一個可以在Node.js中使用的調(diào)試客戶端。使用節(jié)點檢查啟動應(yīng)用程序，例如

node inspect app.js

調(diào)試器在第一行暫停并顯示debug>提示：

$ node inspect .\mycode.js
< Debugger listening on ws://127.0.0.1:9229/143e23fb
< For help, see: https://nodejs.org/en/docs/inspector
<
ok
< Debugger attached.
<
Break on start in mycode.js:1
> 1 const count = 10;
2
3 for (i = 0; i < counter; i++) {
debug>

輸入幫助以查看命令列表。您可以通過輸入以下內(nèi)容逐步完成應(yīng)用程序：

  • cont 或 c : 繼續(xù)執(zhí)行
  • next 或 n：運行下一個命令
  • step 或 s：進入被調(diào)用的函數(shù)
  • out 或 o : 跳出函數(shù)并返回調(diào)用語句
  • pause：暫停正在運行的代碼
  • watch(‘myvar’) : 觀察一個變量
  • setBreakPoint() 或 sb()：設(shè)置斷點
  • restart：重新啟動腳本
  • .exit 或 Ctrl | Cmd + D：退出調(diào)試器

誠然，這種調(diào)試選項既費時又笨拙。僅在沒有其他選項時使用它，例如當(dāng)您在遠(yuǎn)程服務(wù)器上運行代碼并且無法從其他地方連接或安裝其他軟件時。

使用Chrome瀏覽器調(diào)試Node.js代碼

上面使用的Node.js檢查選項啟動了一個Web Socket服務(wù)器，它在localhost端口9229上進行偵聽。它還啟動了一個基于文本的調(diào)試客戶端，但也可以使用圖形客戶端——例如內(nèi)置于Google Chrome和基于Chrome的客戶端Chromium、Edge、Opera、Vivaldi和Brave等瀏覽器。

要調(diào)試典型的Web應(yīng)用程序，請使用–inspect選項啟動它以啟用V8調(diào)試器的Web Socket服務(wù)器：

node --inspect index.js

筆記：

  • index.js被假定為應(yīng)用程序的入口腳本。
  • 確保您使用--inspect雙破折號以確保您不會啟動基于文本的調(diào)試器客戶端。
  • 如果您想在文件更改時自動重新啟動應(yīng)用程序，您可以使用nodemon而不是node。

默認(rèn)情況下，調(diào)試器只接受來自本地機器的傳入連接。如果您在其他設(shè)備、虛擬機或Docker容器上運行應(yīng)用程序，請使用：

node --inspect=0.0.0.0:9229 index.js

節(jié)點檢查選項

您還可以使用--inspect-brk而不是--inspect在第一行停止處理（設(shè)置斷點），以便您可以從頭開始逐步執(zhí)??行代碼。

打開基于Chrome的瀏覽器并chrome://inspect在地址欄中輸入以查看本地和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備：

Chrome檢查工具

如果您的Node.js應(yīng)用程序未顯示為Remote Target，則：

  • 單擊Open dedicated DevTools for Node并選擇地址和端口，或者
  • 檢查Discover network targets，單擊Configure，然后添加運行它的設(shè)備的IP地址和端口。

單擊Target的inspect鏈接以啟動DevTools調(diào)試器客戶端。使用DevTools進行客戶端代碼調(diào)試的任何人都應(yīng)該熟悉這一點：

Chrome開發(fā)工具

切換到Sources面板。您可以通過點擊Cmd | Ctrl + P打開任何文件并輸入其文件名（例如index.js）。

但是，將項目文件夾添加到工作區(qū)更容易。這允許您直接從DevTools加載、編輯和保存文件（您是否認(rèn)為這是一個好主意是另一回事?。?/p>

您現(xiàn)在可以從左側(cè)目錄樹加載文件：

Chrome DevTools Sources面板

單擊任何行號以設(shè)置由藍(lán)色標(biāo)記表示的斷點。

調(diào)試基于斷點。這些指定調(diào)試器應(yīng)在何處暫停程序執(zhí)行并顯示程序的當(dāng)前狀態(tài)（變量、調(diào)用堆棧等）

您可以在用戶界面中定義任意數(shù)量的斷點。另一種選擇是放置一個調(diào)試器；聲明到您的代碼中，當(dāng)附加調(diào)試器時停止。

加載并使用您的Web應(yīng)用程序到達設(shè)置斷點的語句。在此處的示例中，http://localhost:3000/在任何瀏覽器中打開，DevTools將在第44行停止執(zhí)行：

Chrome斷點

右側(cè)面板顯示：

  • 一排操作圖標(biāo)（見下文）。
  • Watch窗格允許您通過單擊+圖標(biāo)并輸入變量名稱來監(jiān)視變量。
  • Breakpoints窗格顯示所有斷點的列表，并允許啟用或禁用它們。
  • Scope窗格顯示所有本地、模塊和全局變量的狀態(tài)。您將最常檢查此窗格。
  • Call Stack窗格顯示了為達到這一點而調(diào)用的函數(shù)的層次結(jié)構(gòu)。

Paused on breakpoint上方顯示了一排操作圖標(biāo)：

Chrome斷點圖標(biāo)

從左到右，它們執(zhí)行以下操作：

  • resume execution : 繼續(xù)處理直到下一個斷點
  • step over：執(zhí)行下一個命令，但停留在當(dāng)前代碼塊內(nèi)——不要跳轉(zhuǎn)到它調(diào)用的任何函數(shù)
  • step into : 執(zhí)行下一個命令并根據(jù)需要跳轉(zhuǎn)到任何函數(shù)
  • step out：繼續(xù)處理到函數(shù)結(jié)束，返回調(diào)用命令
  • step : 與step into類似，只是它不會跳轉(zhuǎn)到異步函數(shù)
  • deactivate所有斷點
  • pause on exceptions：發(fā)生錯誤時停止處理。

條件斷點

有時有必要對斷點進行更多控制。假設(shè)您有一個完成1,000次迭代的循環(huán)，但您只對最后一次的狀態(tài)感興趣：

for (let i = 0; i < 1000; i++) {
// set breakpoint here
}

與其單擊resume execution 999次，不如右鍵單擊該行，選擇Add conditional breakpoint，然后輸入一個條件，例如i = 999：

Chrome條件斷點

Chrome以黃色而不是藍(lán)色顯示條件斷點。在這種情況下，斷點僅在循環(huán)的最后一次迭代時觸發(fā)。

日志點

日志點無需任何代碼即可有效實現(xiàn)console.log()！當(dāng)代碼執(zhí)行任何一行時，可以輸出一個表達式，但它不會停止處理，這與斷點不同。

要添加日志點，請右鍵單擊任意行，選擇Add log point，然后輸入表達式，例如'loop counter i', i：

Chrome日志點

DevTools控制臺輸出loop counter i: 0到loop counter i: 999上例中。

使用VS Code調(diào)試Node.js應(yīng)用程序

VS Code或Visual Studio Code是來自Microsoft的免費代碼編輯器，在Web開發(fā)人員中很受歡迎。該應(yīng)用程序可用于Windows、macOS和Linux，并使用Electron框架中的Web技術(shù)開發(fā)。

VS Code支持Node.js并具有內(nèi)置的調(diào)試客戶端。大多數(shù)應(yīng)用程序無需任何配置即可調(diào)試；編輯器會自動啟動調(diào)試服務(wù)器和客戶端。

打開啟動文件（例如index.js），激活Run and Debug窗格，單擊Run and Debug按鈕，然后選擇Node.js環(huán)境。單擊任意行以激活顯示為紅色圓圈圖標(biāo)的斷點。然后，像以前一樣在瀏覽器中打開應(yīng)用程序——VS Code在到達斷點時停止執(zhí)行：

VS代碼斷點

Variables、Watch、Call Stack和Breakpoints窗格與Chrome DevTools中顯示的相似。Loaded Scripts窗格顯示已加載的腳本，盡管許多腳本是Node.js內(nèi)部的。

操作圖標(biāo)工具欄允許您：

  • resume execution : 繼續(xù)處理直到下一個斷點
  • step over：執(zhí)行下一個命令，但停留在當(dāng)前函數(shù)內(nèi)——不要跳轉(zhuǎn)到它調(diào)用的任何函數(shù)
  • step into：執(zhí)行下一個命令并跳轉(zhuǎn)到它調(diào)用的任何函數(shù)
  • step out：繼續(xù)處理到函數(shù)結(jié)束，返回調(diào)用命令
  • restart應(yīng)用程序和調(diào)試器
  • stop應(yīng)用程序和調(diào)試器

與Chrome DevTools一樣，您可以右鍵單擊任意行以添加Conditional breakpoints和Log points。

有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱Visual Studio Code中的調(diào)試。

VS Code高級調(diào)試配置

如果您想在另一臺設(shè)備、虛擬機上調(diào)試代碼，或者需要使用其他啟動選項（例如nodemon），則可能需要進一步的VS Code配置。

VS Code將調(diào)試配置存儲在項目目錄.vscode中的launch.json文件中。打開Run and Debug窗格，單擊create a launch.json file，然后選擇Node.js環(huán)境來生成此文件。提供了一個示例配置：

VS Code調(diào)試器配置

可以將任意數(shù)量的配置設(shè)置定義為"configurations"數(shù)組中的對象。單擊Add Configuration…并選擇適當(dāng)?shù)倪x項。

單個Node.js配置可以：

例如，要定義nodemon配置，請選擇Node.js: Nodemon Setup并在必要時更改“program”入口腳本：

{
// custom configuration
"version": "0.2.0",
"configurations": [
{
"console": "integratedTerminal",
"internalConsoleOptions": "neverOpen",
"name": "nodemon",
"program": "${workspaceFolder}/index.js",
"request": "launch",
"restart": true,
"runtimeExecutable": "nodemon",
"skipFiles": [
"/**"
],
"type": "pwa-node"
}
]
}

保存launch.json文件，nodemon （配置“name”）出現(xiàn)在“Run and Debug”窗格頂部的下拉列表中。單擊綠色運行圖標(biāo)開始使用該配置并使用nodemon啟動應(yīng)用程序：

使用nodemon進行VS Code調(diào)試

和以前一樣，您可以添加斷點、條件斷點和日志點。主要區(qū)別在于，當(dāng)文件被修改時，nodemon會自動重啟你的服務(wù)器。

有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱VS Code啟動配置。

以下VS Code擴展還可以幫助您調(diào)試托管在遠(yuǎn)程或隔離服務(wù)器環(huán)境中的代碼：

  • Remote — Containers：連接到在Docker容器中運行的應(yīng)用程序
  • Remote — SSH：連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器上運行的應(yīng)用程序
  • Remote — WSL：連接到在Linux的Windows子系統(tǒng) (WSL) 上運行的應(yīng)用程序。

其他Node.js調(diào)試選項

Node.js調(diào)試指南為一系列文本編輯器和IDE提供建議，包括Visual Studio、JetBrains WebStorm、Gitpod和Eclipse 。Atom提供了一個node-debug擴展，它將Chrome DevTools調(diào)試器集成到編輯器中。

一旦您的應(yīng)用程序上線，您可以考慮使用商業(yè)調(diào)試服務(wù)，例如LogRocket和Sentry.io，它們可以記錄和回放真實用戶遇到的客戶端和服務(wù)器錯誤。

小結(jié)

從歷史上看，JavaScript調(diào)試一直很困難，但在過去十年中已經(jīng)有了巨大的改進。選擇與為其他語言提供的選擇一樣好——如果不是更好的話。

使用任何實用的工具來定位問題。console.log()用于快速查找bug沒有任何問題，但對于更復(fù)雜的問題，Chrome DevTools或VS Code可能更可取。這些工具可以幫助您創(chuàng)建更強大的代碼，并且您將花費更少的時間來修復(fù)錯誤。


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