一文详解如何在Node中构建一个轻量级的位置分析报告服务API
由经纬度定义的位置，可以与其他数据结合使用，为企业产生洞察力，这就是所谓的位置分析。
在全球范围内经营的企业在整个价值链中使用位置分析，例如，用于定位用户、提供服务和运行目标广告。随着社交媒体和移动设备的兴起，位置分析的使用在全球范围内有所增加。
在本教程中，我们将学习如何在Node.js中构建一个轻量级的位置分析报告服务API。在本教程结束时，你将能够为自己的项目构建这种类型的API。你也会对Node.js中的错误处理和良好的文件结构有更好的理解
让我们开始吧!
前提条件
要继续学习本教程，你需要具备以下条件。
- 熟悉Node.js、Express和Git
- Visual Studio代码编辑器
- Heroku账户
- Postman账户
设置文件结构
首先，我们需要设置我们的文件结构。打开你的终端，创建一个新的目录，你将在其中存储项目的所有文件。在你的终端，键入以下命令，后面跟着文件夹的名称，lars 。
mkdir lars
在VS代码编辑器中打开lars 工作目录。
code .
你会看到你的VS Code窗口打开。
Visual Studio Code 窗口
通过在Visual Studio中打开你的终端并运行npm init -y ，初始化工作目录。
如果你想在VS Code之外的操作系统的终端中运行这个命令，请导航到lars 目录并运行下面的命令。
npm init -y
上面的代码自动生成了package.json 文件。
VS Code显示创建的package.json文件
在本教程中，我们将使用Express作为一个依赖项。通过运行下面的命令来安装Express。
npm install express --save
将Express作为依赖关系安装的命令
安装完Express后，你会注意到一个node_modules 文件夹被创建了。为了确认你已经安装了Express，请检查你的package.json 文件，你会看到Express作为一个依赖项被安装。
node_modules文件夹被创建，Express被添加到package.json中。
我们需要将Express导入我们的应用程序，因为它是一个npm模块。在与你的package.json 文件相同的目录下创建一个名为app.js 的新文件。
VS代码窗口的截图显示app.js已经创建。
在你的app.js 文件中，通过运行下面的代码requireExpress。
const express = require('express');
导入Express
现在，调用Express来创建你的应用、路由和你的应用要运行的端口。
const app = express();
Node.js实现了模块化，这意味着它将你的应用分成模块，或各种文件，并导出每个文件。我们将使用export 关键字导出app 。
module.exports = app;
app.js文件
接下来，在与app.js 文件相同的目录下创建另一个名为server.js 的文件。Require 将app.js 文件导入server.js 文件。
const app = require('./app');
在与server.js 相同的目录中创建一个名为config.env 的文件。config.env 文件将包含我们的应用程序需要的所有 [process.env](https://nodejs.org/dist/latest-v8.x/docs/api/process.html)我们的应用程序需要的所有密钥。在config.env 文件中，创建一个PORT 变量，并将PORT 设置为监听端口8000 。
PORT=8000
导入应用程序后，在server.js 文件中创建一个名为port 的常量。将其设置为你刚刚创建的PORT 变量和一个默认的端口3000 。
const port = process.env.PORT || 3000;
最后，我们将用.listen() 方法设置应用程序在该端口上监听。
app.listen(port, () => {
console.log(`App listening on ${port}`)
});
构建路由
每当你访问一个网页或一个在网络上运行的应用程序时，你都在发出一个HTTP请求。服务器用来自后台或数据库的数据进行响应，这就是所谓的HTTP响应。
当你在一个网络应用程序上创建一个资源时，你正在调用POST 请求。同样地，如果你试图删除或更新一个Web应用上的资源，你正在调用DELETE 、PATCH 、或UPDATE 请求。让我们建立路由来处理这些请求。
在你的工作目录中创建一个名为routes 的文件夹，并在其中创建一个名为analyticsRoute.js 的文件。Require 在analyticsRoute.js 文件中表达，以设置API的路由。
const express = require('express');
我们还需要从app.js 文件中require 我们的应用程序模块。
const app = require('../app');
然后，我们创建我们的路由。
const router = express.Router();
最后，我们要导出路由器。
module.exports = router;
建立控制器
我们需要为控制器创建文件，将其导入我们的analyticsRoutes 文件。首先，在你的工作目录中创建一个名为controllers 的文件夹。
我们的API将使用用户提供的IP地址和坐标来计算距离和位置。我们的请求需要接受这些信息和来自用户的请求。
我们将使用一个POST 请求，因为用户在req.body 。为了保存这些信息，我们需要在控制器中require 一个fs 模块（文件系统）。
处理POST 的请求
在controllers 文件夹中创建一个名为storeController.js 的文件。在storeController.js 文件中，我们需要导入fs 模块和fsPromises.readFile() 方法来处理返回的promise ，也就是用户的IP地址和坐标。
要安装fs 模块，在你的工作目录中打开你的终端，运行以下命令。
npm i fs --save
在你的文件顶部输入以下代码。
const fsp = require('fs').promises;
const fs = require('fs');
接下来，我们将创建一个控制器，处理我们的POST 请求的路由。我们将使用exports 关键字并创建一个接受三个参数的异步中间件函数。
-
req: 代表请求对象 -
res: 代表响应对象 -
next: 函数在中间件输出后立即被调用。
postAnalytics = async(req, res, next) => {}
现在，我们将把req.body 中的数据对象的属性保存到reportAnalytics 数组中。我们将设置一个Date() 对象，将任何数据的创建日期保存在一个createdAt 关键中。
reportAnalytics.push({...req.body, createdAt: new Date()});
我们将创建一个名为storeAnalytics.json 的文件，使用JSON.stringify() ，将我们的reportAnalytics 数组的内容保存为一个字符串。
await fsp.writeFile(`${__dirname}/storeAnalytics.json`, JSON.stringify(reportAnalytics));
当用户提出POST 要求时，我们需要检查storeAnalytics.json 文件是否存在。如果该文件存在，我们需要读取该文件并保存输出。
输出包含一个名为reportFile 的常量，它存储了被读取的文件内容。在reportFile ，使用JSON.parse ，将文件的内容转换为一个JavaScript对象。
// checks if file exists
if (fs.existsSync(`${__dirname}/storeAnalytics.json`)) {
// If the file exists, reads the file
const reportFile = await fsp.readFile(`${__dirname}/storeAnalytics.json`, 'utf-8')
// converts the file to JavaScript Object
reportAnalytics = JSON.parse(reportFile)
} else {
// if file does not exist
return ('File does not exist');
}
该 [fs.existsSync()](https://www.geeksforgeeks.org/node-js-fs-existssync-method/)方法同步地检查文件是否存在。它接受${__dirname}/storeAnalytics.json 路径作为其单一参数，并指向我们要检查的文件的位置。
我们将await 关键字与reportFile ，以等待用fsp.readFile() 方法读取文件的结果。接下来，我们用(${__dirname}/storeAnalytics.json 来指定我们要读取的文件的路径。我们将编码格式设置为utf-8 ，这将把从文件中读取的内容转换为一个字符串。
JSON.parse() 将reportFile 转换为JavaScript对象，并将其存储在reportAnalytics 数组中。else 语句块中的代码只有在文件不存在时才会运行。最后，我们使用了return 语句，因为我们想在代码运行后停止函数的执行。
如果文件被成功读取、创建并保存在storeAnalytics.json ，我们需要发送一个响应。我们将使用响应对象(res) ，它是我们的异步postAnalytics 函数的第二个参数。
res.status(201).json({
status: 'success',
data: {
message: 'IP and Coordinates successfully taken'
}
})
我们将用一个状态success 和数据信息IP and Coordinates successfully taken 来响应。
你的storeController.js 文件应该看起来像下面的屏幕截图。
处理GET 的请求
我们需要创建另一个控制器文件来处理我们的GET 请求。当用户向API发出GET 请求时，我们将根据他们的IP地址和坐标来计算他们的位置。
在controllers 文件夹中创建一个名为fetchController.js 的文件。fs 在storeController.js 文件中，我们需要require 模块和fsPromises.readFile() 方法来处理返回的promise 。
const fsp = require('fs').promises;
const fs = require('fs');
让我们创建控制器来处理我们对GET 请求的路由。我们将使用类似的中间件函数和参数来处理上面的POST 请求。
exports.getAnalytics = async(req, res, next) => {}
在getAnalytics 中间件中，输入以下代码，从请求的查询中获得IP地址。
const { ip } = req.query;
现在，创建一个空数组，用来存储req.body 的内容。
let reportAnalytics = [];
正如我们之前所做的，我们需要检查storeAnalytics.json 文件是否存在。如果文件存在，我们将在reportFile 上使用JSON.parse ，将文件内容转换为一个JavaScript对象。
if (fs.existsSync(`${__dirname}/storeAnalytics.json`)) {
const reportFile = await fsp.readFile(`${__dirname}/storeAnalytics.json`, 'utf-8')
reportAnalytics = JSON.parse(reportFile)
} else {
return ('File does not exist');
}
现在，我们可以在storeAnalytics.json 文件中保存用户的IP地址和坐标。任何时候用户请求根据提供的坐标计算地理位置，IP地址将以查询的形式包含在请求中。
现在我们已经从req.query 对象中得到了IP地址，我们可以编写代码来检查req.query 对象中提供的IP地址是否与存储在storeAnalytics.json 文件中的IP地址相同。
for (let i=0; i<reportAnalytics.length; i++) {
if (reportAnalytics[i].ip !== ip) {
return ('No Coordinates found with that IP');
};
}
在上面的代码中，我们使用forloop 来循环浏览reportAnalytics 数组。我们将变量i ，代表当前元素在reportAnalytics 数组中的索引，初始化为0 。如果i小于reportAnalytics 数组的长度，我们将其递增。
接下来，我们检查reportAnalytics 数组的IP地址属性是否等于req.query 中提供的IP地址。
让我们计算一下只在最后一小时内存储的IP地址的位置。
const hourAgo = new Date();
hourAgo.setHours(hourAgo.getHours()-1);
const getReport = reportAnalytics.filter(el =>
el.ip === ip && new Date(el.createdAt) > hourAgo
)
在上面的代码块中，我们创建了一个名为hourAgo 的常量，并将其设置为一个Date 对象。我们使用setHours() 方法将hourAgo 设置为最后一个小时的getHours()-1 。
当reportAnalytics 文件中的当前IP地址等同于或等于req.query 中传递的IP地址时，意味着数据是在最后一小时内创建的，getReport 创建一个常量，设置为一个新的数组。
创建一个名为coordinatesArray 的常量，它将只存储已经保存在getReport 数组中的坐标。
const coordinatesArray = getReport.map(element => element.coordinates)
接下来，我们需要用坐标计算出位置。我们需要遍历coordinatesArray ，通过传入保存为坐标的两个值来计算位置。
let totalLength = 0;
for (let i=0; i<coordinatesArray.length; i++) {
if (i == coordinatesArray.length - 1) {
break;
}
let distance = calculateDistance(coordinatesArray[i], coordina tesArray[i+1]);
totalLength += distance;
}
在上面的代码中，totalLength 代表从两个坐标计算出来的总距离。为了遍历coordinatesArray ，我们需要初始化我们的计算结果。将totalLength 设置为零，初始化总距离。
第二行包含我们使用的迭代代码forloop 。我们用let i=0 来初始化i 变量。i 变量代表当前元素在coordinatesArray 的索引。
i<coordinatesArray.length 设置迭代的条件，只有当当前元素的索引小于coordinatesArray 的长度时才运行。接下来，我们在迭代中增加当前元素的索引，以移动到下一个元素，i++ 。
接下来，我们将检查当前元素的索引是否等于数组中最后一个元素的编号。然后，我们暂停迭代代码的执行，用break 关键字移动到下一个。
最后，我们创建一个名为calculateDistance 的函数，接受两个参数，即第一和第二坐标值（经度和纬度）。我们将在另一个模块中创建calculateDistance ，并将其导出到fetchController.js 文件中，然后我们将最终结果保存在我们初始化的totalLength 变量中。
注意，每个请求都需要一个响应。我们将用一个200 的statusCode 和一个包含我们将计算的距离值的JSON来响应。只有在代码成功的情况下才会显示响应。
res.status(200).json({distance: totalLength})
你的fetchController.js 文件应该看起来像下面两个代码块。
fetchController.js文件
fetchController.js文件的续篇
建立calculateDistance 函数
在你的工作目录中，创建一个名为utilities 的新文件夹，在里面创建一个名为calculateDistance.js 的文件。打开calculateDistance.js 文件，添加以下函数。
const calculateDistance = (coordinate1, coordinate2) => {
const distance = Math.sqrt(Math.pow(Number(coordinate1.x) - Number(coordinate2.x), 2) + Math.pow(Number(coordinate1.y) - Number(coordinate2.y), 2));
return distance;
}
module.exports = calculateDistance;
在第一行，我们创建一个名为calculateDistance 的函数，它接受两个参数：coordinate1 和coordinate2 。它使用下面的方程式。
-
Math.sqrt: 数学中的平方根 -
Math.pow：将一个数字提高到一个幂值 -
Number(): 将一个值转换为一个数字 -
coordinate1.x：第一个坐标（经度）的第二个值 -
coordinate2.x：第一个坐标的第一个值（经度）。 -
coordinate1.y：第二个坐标的第二个值（纬度）。 -
coordinate2.y：第二个坐标的第一个值（纬度）。
现在我们已经创建了calculateDistance 函数，我们需要将该函数require 到我们fetchController.js 文件的代码中。在fs 模块之后添加下面的代码。
const calculateDistance = require('../utilities/calculateDistance');
实现错误处理
实现错误处理是很重要的，以防止我们的代码失败或某个特定的实现没有按照设计的方式工作。我们将在开发和生产中添加错误处理。
打开你的config.env 文件，运行NODE_ENV=development ，将环境设置为开发。
在你的controllers 文件夹中，创建一个名为errorController.js 的新文件。下面的代码片断创建了一个名为sendErrorDev 的函数，以处理在开发环境中遇到的错误。
const sendErrorDev = (err, res) => {
res.status(err.statusCode).json({
status: err.status,
error: err,
message: err.message,
stack: err.stack,
});
}
我们将创建一个名为sendErrorDev 的函数，它接受两个参数，err 表示错误，res 表示响应。response.status 接收错误的statusCode ，并以JSON数据进行响应。
此外，我们将创建一个名为sendErrorProd 的函数，它将处理API在生产环境中遇到的错误。
const sendErrorProd = (err, res) => {
if(err.isOperational) {
res.status(err.statusCode).json({
status: err.status,
message: err.message
});
} else {
console.error('Error', err);
res.status(500).json({
status: 'error',
message: 'Something went wrong'
})
}
}
在你的utilities 文件夹中，创建一个名为appError.js 的文件，并输入以下代码。
class AppError extends Error {
constructor(message, statusCode) {
super(message);
this.statusCode = statusCode;
this.status = `${statusCode}`.startsWith('4') ? 'fail' : 'error';
this.isOperational = true;
Error.captureStackTrace(this, this.constructor);
}
}
module.exports = AppError;
我们将创建一个名为AppError 的类，它扩展了Error 对象。
然后，我们将创建一个构造函数，它将初始化该类的对象。它接受两个参数，叫做message 和statusCode 。super 方法用一个参数调用构造函数，将其传入message ，并获得对构造函数的属性和方法的访问。
接下来，我们将构造函数的statusCode 属性设置为statusCode 。我们将构造函数的status 属性设置为任何以4 开始的statusCode ，例如，将404 statusCode 设置为fail 或error 。
创建另一个名为catchAsync.js 的文件，并在其中添加以下代码。
module.exports = fn => {
return (req, res, next) => {
fn(req, res, next).catch(next);
}
}
在控制器文件中添加错误处理
Require appError.js 文件和catchAsync.js 文件在你的storeController.js 和fetchController.js 文件中。将这两条导入语句放在两个文件中的代码顶部。
const catchAsync = require('../utilities/catchAsync');
const AppError = require('../utilities/appError');
在storeController.js 和fetchController.js 文件中，用catchAsync() 方法包装你的函数，如下所示。
// For storeController.js file
exports.postAnalytics = catchAsync(async(req, res, next) => {...}
// For fetchController.js file
exports.getAnalytics = catchAsync(async(req, res, next) => {...}
接下来，在你的fetchController.js 文件中，运行AppError 类。
for (let i=0; i<reportAnalytics.length; i++) {
if (reportAnalytics[i].ip !== ip) {
return next(new AppError('No Coordinates found with that IP', 404));
};
}
接下来，在你的storeController.js 文件中运行AppError 类。
if (fs.existsSync(`${__dirname}/storeAnalytics.json`)) {
const reportFile = await fsp.readFile(`${__dirname}/storeAnalytics.json`, 'utf-8')
reportAnalytics = JSON.parse(reportFile)
} else {
return next(new AppError('File does not exist', 404));
}
你的storeController.js 和fetchController.js 文件中的代码应该看起来像下面的截图。
storeController.js文件的屏幕截图
fetchController.js文件第1-32行
fetchController.js文件第33-37行
设置验证
我们需要验证在req.body ，其中包括IP地址和坐标的数据，是正确的，而且格式正确。坐标应该至少有两个值，代表经度和纬度。
在utilities 文件夹中，创建一个名为Validation 的新文件夹。在Validation 文件夹中，创建一个名为schema.js 的文件。schema.js 文件将包含req.body 中提供的任何数据的所需格式。我们将使用 [joi](https://www.npmjs.com/package/joi)验证器。
npm install joi
在schema.js 文件中输入以下代码。
const Joi = require('joi');
const schema = Joi.object().keys({
ip: Joi.string().ip().required(),
coordinates: Joi.object({
x: Joi.number().required(),
y: Joi.number().required()
}).required()
})
module.exports = schema;
joi 在上面的代码块中，我们require 验证器，用它来创建我们的模式。然后，我们将IP地址设置为总是一个字符串，并通过在请求体中要求它来验证IP地址。
我们将坐标设置为object 。我们将代表经度和纬度值的x 和y 值都设置为数字，并将其require ，以便我们的代码运行。最后，我们导出了模式。
在验证器文件夹中，创建另一个名为validateIP.js 的文件。在里面，我们将编写代码来验证IP地址，使用 [is-ip](https://www.npmjs.com/package/is-ip)npm包。让我们把这个包导出到我们的代码中。
在validateIP.js 文件中，添加以下代码。
const isIp = require('is-ip');
const fsp = require('fs').promises;
const fs = require('fs');
exports.validateIP = (req, res, next) => {
if(isIp(req.query.ip) !== true) {
return res.status(404).json({
status: 'fail',
data: {
message: 'Invalid IP, not found.'
}
})
}
next();
}
运行以下命令，为我们的API安装必要的依赖项。
npm install body-parser cors dotenv express fs is-ip joi morgan ndb nodemon
你的app.js 文件应该看起来像下面的屏幕截图。
app.js文件
在你的package.json 文件中的scripts 部分下，添加以下代码片段。
"start:dev": "node server.js",
"debug": "ndb server.js"
你的package.json 文件应该看起来像下面的截图。
package.json文件
用以下代码更新你的analyticsRoute.js 文件。
const express = require('express');
const app = require('../app');
const router = express.Router();
const validateIP = require('../utilities/Validation/validateIP');
const storeController = require('../controllers/storeController');
const fetchController = require('../controllers/fetchController');
router.route('/analytics').post(storeController.postAnalytics).get(validateIP.validateIP, fetchController.getAnalytics);
module.exports = router;
现在，我们已经完成了我们的位置分析API的构建!现在，让我们测试一下我们的代码，以确保它的工作。
测试API
我们将使用Postman来测试我们的API。让我们启动我们的API以确保它在我们的终端中运行。
node server.js
你会在你的终端看到以下输出。
终端
我们的API托管在Heroku上，它的最终输出应该看起来像下面的输出。
你可以自己在托管的文档中测试这个API。
https://documenter.getpostman.com/view/13856921/TzXumeXS
结论
位置分析是企业的一个伟大工具。位置信息可以让公司更好地服务于潜在客户和现有客户。
在本教程中，我们学会了建立一个工具，以IP地址和坐标的形式获取位置信息并计算出距离。我们在Node.js中设置了我们的文件结构，建立了处理GET 和POST 请求的路由，添加了错误处理，最后测试了我们的应用程序。
你可以使用本教程中所学到的信息来建立你自己的位置报告API，你可以根据自己的业务需求进行定制。
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