原理上理解NodeJS的適用場景

NodeJS是近年來比較火的服務端JS平臺，這一方面得益於其在後端處理高併發的卓越性能，另外一方面在nodeJS平臺上的npm、grunt、express等強大的代碼與項目管理應用崛起，幾乎從新定義了前端的工做方式和流程。

NodeJS的成功標誌着它的強大，可是不是全部狀況都適合應用NodeJS做爲服務器端平臺呢？

答案固然是否認的，而網上也是衆說紛紜。那咱們從原理出發了解一下NodeJS的適用狀況。

在講NodeJS以前咱們不仿先看一下傳統（以Apache爲表明）的服務器端處理平臺處理併發的方式。

 

1. Apache的多線程高併發模式

Apache是當前世界排名第一的Web服務端軟件，它因爲支持多線程併發而受到廣大服務器技術選型者的歡迎。但發展到後來，Apache在一些WEB的大型應用中也漸漸暴露出它的缺點：阻塞。

那有的同窗會奇怪，Apache不是多線程處理併發嗎，爲何還會出現阻塞呢？

要明白這一點咱們首先須要瞭解線程這個概念

1.1 什麼是線程？

咱們引用官方的解釋：線程能夠獨立運行的最小的CPU單位，能夠在同一個進程裏併發運行，共享該進程下的內存地址空間（注意這個特色）。

咱們能夠看到同一個進程下的線程是會共享相同的文件和內存的（內存地址空間），因此你們能夠想象，當不一樣的線程須要佔用同一個變量時，根據先到先得的原則，先到的線程在運做時，後來的線程只能在旁邊等待，也就是加入到了阻塞排隊序列。因此這就是形成線程阻塞的緣由。

所以，雖然說進程能夠支持多個線程，它們看似同時執行，但互相之間並不一樣步。一個進程中的多個線程共享相同的內存地址空間，這就意味着它們能夠訪問相同的變量和對象，並且它們從同一堆中分配對象。儘管這讓線程之間共享信息變得更容易，由於程序設計者必須當心，確保它們不會妨礙同一進程裏的其它線程。

瞭解了多線程並行的缺陷後，咱們就能夠更好地理解NodeJS的強大所在了。由於NodeJS是異步單線程的！

2. NodeJS的異步I/O原理

咱們先來看一段Apache請求數據庫的代碼：

代碼執行到第一行的時候線程會阻塞，等待query返回結果，而後繼續處理。因爲數據庫查詢、磁盤讀寫、網絡通訊等緣由（所謂的I/O）阻塞時間會很是大（相對於CPU始終頻率）。對於高併發的訪問，一方面線程長期阻塞等待，另外一方面爲了應付新情求而不斷添加新線程，會浪費大量系統資源，同時線程的增長也會也會佔用大量的CPU時間來處理內存上下文切換。看看node.js怎麼處理。

看到沒，就四個字：異步回調。query的第二個參數是一個回調函數，進程執行到db.query的時候不會等待結果返回，而是直接繼續執行下面的語句，直到進入事件循環。當數據庫執行結果返回的時候會將事件發送到事件隊列，等到線程進入事件循環後纔會調用以前的回調函數。更專業的說法是異步I/O。只要單線程就能夠。

 

那爲何NodeJS作到單線程，卻能夠實現異步呢？在這裏咱們先上一幅圖，直戳圖中的Event queue

看到沒，NodeJS的工做原理其實就是事件循環。能夠說每一條NodeJS的邏輯都是寫在回調函數裏面的，而回調函數都是有返回以後才異步執行的！

看到這裏，你不由會驚歎，NodeJS若是全部處理都異步，豈不是曉得飛了？錯錯錯！固然不是，不要忘記，NodeJS實現這些的基礎是單線程。沒錯，單線程！一條線程扛起全部操做！

你能夠想象一下，NodeJS在寒風中面對着10萬併發大軍，OK，沒問題，上來敵人一個扔到城裏，上來一個又扔到城裏。城裏全民皆兵，能夠很好地消化這些敵人。但若是上來一個相似於張飛趙雲這樣的人物，老Node內心一慘，和張飛大戰300回合，把他打殘了，再扔到城裏。那後面的10萬大軍就得等這300回合。。。

因此這說明什麼？說明NodeJS不是沒有阻塞，而是阻塞不發生在後續回調的流程，而會發生在NodeJS自己對邏輯的計算和處理。咱們已經知道，NodeJS的分發能力無比強大，能夠循環事件進行異步回調。但若是在循環事件時遇到複雜的邏輯運算，那麼單薄的單線程怎麼支撐得起上百萬的邏輯+併發呢？NodeJS它的全部I/O、網絡通訊等比較耗時的操做，均可以交給worker threads執行再回調，因此很快。但CPU的正常操做，它就只能本身抗了。 

說到這裏，各位對NodeJS的特性估計也大概有個譜了。因此說適用的場景基本是呼之欲出了~！

 

3. NodeJS的應用場景

既然NodeJS處理併發的能力強，但處理計算和邏輯的能力反而很弱，所以，若是咱們把複雜的邏輯運算都搬到前端（客戶端）完成，而NodeJS只須要提供異步I/O，這樣就能夠實現對高併發的高性能處理。狀況就不少啦，好比：RESTFUL API、實時聊天、客戶端邏輯強大的單頁APP，具體的例子好比說：本地化的在線音樂應用，本地化的在線搜索應用，本地化的在線APP等。

順便提一下Apache，打壓了這麼多，給顆甜棗。Apache因爲其多線程高併發共享內存地址空間的特性，那就意味着若是服務器足夠強大，處理器足夠高核，Apache的運做將會很是良好，因此適用於（併發）異步處理相對較少，後臺計算量大，後臺業務邏輯複雜的應用程序。