Node.js 20 已发布，来看看 Node.js 20 的新功能吧

梁骞仕

2023-12-01

写在前面

Node.js 20 已经在 2023 年 4 月 18 日发布了，并且将于 2023 年 10 月进入长期支持（也就是 LTS 版本）。我们可以通过这里下载并体验：https://nodejs.org/en/download/current/

在 Node.js 20 中，有非常多的新变化和亮点，包括新的 Node.js 权限模型、同步的import.meta.resolve、稳定版的test_runner、升级到 11.3 版本的 V8 引擎等等。

性能提升

Node.js 20 运行时做了非常多的性能优化，主要包括URL模块、fetch()函数和EventTarget模块。

初始化EventTarget的开销减少了一半，所有依赖了这个模块的子系统都可以更快速的访问。

另外，还使用V8 Fast API（一个用于快速调用 C 函数的 API，详见这里）来提高 URL.canParse() 和计时器等 API 的性能。

同时，将Ada更新到了 2.0，这是一种用C++编写的性能极佳的 URL 解析器，用于获取更好的 URL 解析性能。

最后，开发团队也在通过重构的手段来优化stream、URL、URLSearchParams和字符串解码器的性能。

新变化&亮点功能

权限模型

Node.js 权限模型目前仍然是实验性的功能，用于在执行期间限制对特定资源的访问。具体包含以下功能：

使用--allow-fs-read和--allow-fs-write限制对文件读写系统的访问
使用--allow-child-process限制访问 child_process
使用--allow-worker限制访问 worker_threads
使用--no-addons制对本机插件的访问

通过引入--allow-fs-read和--allow-fs-write，Node.js 开发者可以更好地控制文件系统访问。这些实验性功能允许更精细地控制 Node.js 进程对于文件系统的访问。

要启用这些标志，开发人员可以使用--experimental-permission，并在后面加上所需的权限。例如，运行以下命令允许对整个文件系统进行读写访问：

$ node --experimental-permission --allow-fs-read=* --allow-fs-write=* index.js

此命令还支持通配符模式，例如，以下命令允许/home/目录中以test开头的所有文件和文件夹进行读取访问 test：

$ node --experimental-permission --allow-fs-read=/home/test* index.js

通配符模式也可用于允许一次访问多个文件或文件夹。例如，以下命令允许对/home/目录中以开头的所有文件和文件夹进行读取访问 test：

$ node --experimental-permission --allow-fs-write=/tmp/ --allow-fs-read=/home/index.js index.js

启用权限模型后，可以使用 process.permission 来检查权限。

process.permission.has("fs.write"); // true
process.permission.has("fs.write", "/home/nodejs/protected-folder"); // true

详细文档：https://nodejs.org/api/permissions.html#process-based-permissions
相关 PR：https://github.com/nodejs/node/pull/44004

ESM loader 即将进入 stable 阶段

在 Node.js 中，我们可以通过ESM loader的生命周期钩子，也就是--experimental-loader=./foo.mjs这种形式来加载 ESM 模块。而现在 Node.js 20 支持了将加载模块放在与主线程隔离的专用线程中运行。这为加载模块提供了一个单独的作用域，并且确保了加载的模块和应用程序代码之间没有交叉污染。另外，为了与浏览器行为一致，import.meta.resolve() 现在默认为同步返回。

上述这些是ESM loader进入 stable 阶段之前的最后几项未完成的更改。当上述改动趋于稳定后，官方会将这些功能标记为 stable。这为 Node.js 应用更广泛地使用 ESM 打下了基础。

V8 引擎 11.3 版本

Node.js 20 中将 V8 引擎升级到了 11.3（是 Chromium 113 的一部分）。而新的引擎带来了如下新功能：

支持 String.prototype.isWellFormed 和 toWellFormed。
- isWellFormed用于检查这个字符串是否是一个合法的 Unicode，而toWellFormed则会将一个字符串转换为 Unicode。
提供了改变 Array 和 TypedArray 并返回改变后的数组的副本的函数。
- 现有的Array.prototype和TypedArray.prototype的函数会直接修改接收的数组。而新函数会返回接收的数组的修改副本，并将原始数组保持不变。这些新函数在数据不可变的编程风格中很有用。
可调整大小的 ArrayBuffer 和可增长的 SharedArrayBuffer。
正则表达式支持v标志，并对+进行拓展。
- 这个改动会将字符串的集合操作、字符串文字和 unicode 属性添加到正则表达式中。通过这些改动开发者可以用正则表达式匹配具有特定 unicode 字符的字符串。
- 例如：使用/[\p{Script_Extensions=Greek}&&\p{Letter}]/v匹配所有希腊字母。
WebAssembly 尾调用。

Test Runner 模块已进入 stable 阶段

test_runner 模块在 Node.js 20 中已经进入了 stable 阶段，它主要用来编写并运行测试文件，包括：

describe/it/test函数，以及测试文件的钩子。
mock 数据。
监听文件变化模式(watch mode)。
node --test支持并行运行多个测试文件。

举个使用test_runner的测试文件的例子：

import { test, mock } from "node:test";
import assert from "node:assert";
import fs from "node:fs";

mock.method(fs, "readFile", async () => "Hello ZY");
test("synchronous passing test", async (t) => {
  // This test passes because it does not throw an exception.
  assert.strictEqual(await fs.readFile("zy.txt"), "Hello ZY");
});

准备单一可执行应用时需要传入 blob

单一可执行应用 (Single Executable Applications, SEA)是指无需依赖 Node.js 环境，可以直接在操作系统中执行的程序。一般开发者会选择pkg、boxednode等社区方案来讲一个 Node.js 应用打包成一个可执行文件。Node.js 在 2022 年成立了相关团队，负责提供官方的 SEA 生成方案。截止到目前，SEA 相关的功能依旧是实验性的功能。

在 Node.js 20 中，构建单一可执行应用现在需要从 JSON 配置中注入由 Node.js 准备的 blob，而不是注入原始 JS 文件，这项改动是为了允许将多个共享资源嵌入到 SEA 中。

举个例子：

sea-config.json

{
  "main": "hello.js",
  "output": "sea-prep.blob"
}

这会将 blob 写入文件 sea-prep.blob。

$ node --experimental-sea-config sea-config.json

这样，就可以将此 blob 注入到二进制文件中了。

Web Crypto API

在 Node.js 20 中，将 Web Crypto API 的各个函数参数按照 WebIDL 的标准进行了修改，使之与浏览器等其它 Web Crypto API 实现对齐。这进一步提高了 Node.js 的 Web Crypto API 与其他实现的互操作性。

支持 ARM64 Windows

Node.js 支持非常多的平台和架构，开发者们希望它可以在任何环境下运行。而一个好消息是，Node.js 20 现在支持在 ARM64 Windows 环境下运行了！

WASI（Web Assembly System Interface）的新进展

虽然在 Node.js 中，WASI 相关功能依旧是实验性的，但在 Node.js 20 中，我们已经不再需要使用命令行选项来启用 WASI。另外就是在new WASI()实例化 WASI 对象时，需要默认传入一个version参数来明确它所对应的版本。

升级 Node.js

Node.js 14 将于 2023 年 4 月结束它的生命周期，Node.js 16 (LTS) 也将于 2023 年 9 月结束生命周期。

因此是时候开始考虑将 Node.js 升级到 Node.js 18 (LTS) 或 Node.js 20（即将成为 LTS）了！