第4章 ファイル・HTTP

1. 標準モジュール

Node.jsには最初から入っている機能（標準モジュール）がある。npmでインストールする必要はなく、最初から使用できる。

Table 1. 主要な標準モジュール

2. fsモジュール

2.1 なぜfsモジュールが必要か

Pythonでは標準でファイル操作ができるが、JavaScriptにはもともとファイル操作の機能がなかった。これはJavaScriptがブラウザ用の言語として生まれたためである。

ブラウザでファイルを自由に読み書きできたら危険である。Webサイトを開いただけでPCのファイルを読まれたり書き換えられたりしては困る。そのため、JavaScriptにはファイル操作機能がなかった。Node.jsがサーバー用途のために後から追加したのがfsモジュールである。

2.2 基本的な使い方

const fs = require('fs').promises;  // fsモジュールを読み込む

async function main() {
    // ファイルを読む
    const data = await fs.readFile('input.txt', 'utf8');
    console.log(data);
    
    // ファイルに書く
    await fs.writeFile('output.txt', 'Hello World');
}

main();

Table 2. fsモジュールの主要関数

3. pathモジュール

ファイルパスを扱うとき、WindowsとMac/Linuxで区切り文字が異なる。

Windows:   C:\Users\user\file.txt
Mac/Linux: /home/user/file.txt

pathモジュールはこのOSの違いを吸収してくれる。

3.1 基本的な使い方

const path = require('path');

// パスを結合（OSに合わせて区切り文字を自動選択）
const filePath = path.join('folder', 'subfolder', 'file.txt');
// Windows: folder\subfolder\file.txt
// Mac/Linux: folder/subfolder/file.txt

// ファイル名だけ取得
path.basename('/home/user/file.txt');  // → 'file.txt'

// 拡張子を取得
path.extname('file.txt');  // → '.txt'

// ディレクトリ部分を取得
path.dirname('/home/user/file.txt');  // → '/home/user'

3.2 よく使う関数

Table 3. pathモジュールの主要関数

4. サーバーとは

httpモジュールの説明に入る前に、「サーバー」という言葉を整理する。この言葉は2つの意味で使われるため混乱しやすい。

4.1 2つの意味

Table 4. サーバーの2つの意味

Node.jsで「サーバーを作る」とは、リクエストに応答するプログラムを書くことである。そのプログラムは自分のPC（localhost）でテストし、本番ではクラウドやデータセンターのPCで動かす。

Fig. 1 ハードウェアとソフトウェアの関係

データセンター
┌─────────────────────────────────┐
│  サーバーPC（ハードウェア）      │
│  ┌───────────────────────────┐  │
│  │ Webサーバー（ソフトウェア） │  │  ← Node.jsで作るのはここ
│  │ （Node.jsプログラム）      │  │
│  └───────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────┘

4.2 サーバーの種類

「何を提供するか」によってサーバーの名前が変わる。

Table 5. サーバーの種類

Fig. 2 Webシステムの構成

ブラウザ
   │
   ↓ リクエスト
┌─────────────────┐
│ Webサーバー      │  ← 静的ファイル（HTML、画像）を返す
│ (Apache, Nginx) │
└────────┬────────┘
         │
         ↓ 動的な処理が必要なら
┌─────────────────┐
│ APサーバー       │  ← プログラムを実行
│ (Tomcat, Node)  │
└────────┬────────┘
         │
         ↓ データが必要なら
┌─────────────────┐
│ DBサーバー       │  ← データを取得
│ (MySQL)         │
└─────────────────┘

4.3 Node.jsの立ち位置

Node.jsは少し特殊である。従来のJava等ではWebサーバー（Apache）とアプリケーションサーバー（Tomcat）を別々に用意する必要があったが、Node.jsはWebサーバーとアプリケーションサーバーを兼ねられる。そのため構成がシンプルになる。

Table 6. 従来構成とNode.js構成の比較

実務では「Nginx + Node.js」の組み合わせがよく使われる。Nginxが静的ファイルを担当し、Node.jsが動的処理を担当する構成である。

Table 7. Webサーバーの比較

5. httpモジュール

5.1 Webサーバーの仕組み

Webサーバーとは、リクエストを受け取りレスポンスを返すプログラムである。

ブラウザ                    Webサーバー
   │                           │
   │ ── リクエスト（URL） ──→  │
   │                           │ 処理
   │ ←── レスポンス（HTML） ── │
   │                           │

5.2 最小のWebサーバー

Node.jsでは8行でWebサーバーが作れる。

const http = require('http');

const server = http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/plain' });
    res.end('Hello World');
});

server.listen(3000);
console.log('サーバー起動: http://localhost:3000');

5.3 reqとres

http.createServerの引数にある`req`と`res`は、リクエストとレスポンスを表す。

Table 8. reqとresの役割

http.createServer((req, res) => {
    // reqから情報を取得
    console.log(req.url);     // アクセスされたURL
    console.log(req.method);  // GET, POST など

    // resで応答を返す
    res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/plain' });
    res.end('Hello World');
});

5.4 複数URLへの対応

http.createServer((req, res) => {
    if (req.url === '/') {
        res.end('トップページ');
    } else if (req.url === '/about') {
        res.end('About ページ');
    } else {
        res.writeHead(404);
        res.end('Not Found');
    }
});

URLが増えるとif/elseが延々と続き、保守が困難になる。この問題を解決するのがExpress.js（第5章）である。

6. まとめ

Table 9. 第4章のまとめ