深刻淺出 NodeJS - Node 簡介

爲何是 JavaScript

創始者認爲 web 服務器有兩個要點，事件驅動和非阻塞 I/O。

爲何是 Node

最初創始者想將其命名爲 web.js 也就是一個 web 服務器，可是項目的發展超過了他最初單純開發一個 web 服務器的想法，變成了構建網絡應用的基礎框架。

Node 給 JavaScript 帶來的意義

V8 給 Chrome 瀏覽器帶來了強勁的心臟，也成爲了 JavaScript 稱爲 node 語言的很大權重值。

Chrome 瀏覽器和 Node 組件構成 區別以下圖： 瀏覽器中，除了 v8 引擎還有一個 webkit 佈局引擎，HTML5 使得瀏覽器開放了不少功能給前端的 HTML 及 JavaScript，可是HTML5 的統一卻相對緩慢，JavaScript 做爲一個圖靈完備的語言，受限於瀏覽器中間層提供的支持。 除了 HTML 、webkit 和 顯卡這些UI 相關的技術沒有支持外，Node 結構與 Chrome 十分相近。 它們都是基於事件驅動的一步架構，瀏覽器經過事件驅動來服務界面上的交互，Node 經過事件驅動來服務 I/O。 Node 中，JavaScript 能夠爲所欲爲的訪問本地文件，搭建 websocket 服務端，能夠鏈接數據庫，可使用多進程。 JavaScript 再也不限制於瀏覽器與 CSS 樣式表、DOM 樹。 Node 不處理 UI，但用瀏覽器相同的機制和原理運行。 打破了 JavaScript 只能在瀏覽器中運行的局面，下降了先後端轉換所須要的上下文交換代價。

Node 的特色

異步 I/O

前端經常使用到的就是經過 AJAX 請求數據，發送和收到之間有一個時間的間隔，在收到數據後後續代碼當即執行，可是收到的時間確是不肯定的，這是一種只注重結果，不注重過程的表現。以下圖所示。 在 Node 中異步 I/O 也很常見，能夠用讀取文件爲例：

const fs = require('fs');
fs.readFile('../Desktop/IMG_3648.jpeg', (err, file) => {
  console.log(file);
  console.log('文件讀取完成');
});
console.log('發起讀文件的流程！');
複製代碼

代碼中示例「發起讀取文件的流程」先於「文件讀取完成」執行，什麼時候完成基於覈實徹底讀取內容，執行流程以下圖： 在 Node 中，咱們能夠從語言層面很天然的進行並行的 I/O 操做，每一個調用之間無需等待以前的 I/O 調用完成，讀取兩個 文件的最慢速度取決於讀取最慢的那個文件的耗時。對於同步 I/O 則是兩個文件的綜合。

事件與回調函數

事件的編程方式具備輕量級、鬆耦合、只關注實物點等優點，可是在多個異步任務的場景下，事件與事件之間各自獨立，如何協做是一個問題。 函數做爲JavaScript 的第一等公民，將函數做爲對象傳遞給方法做爲實參進行調用。回調函數是最好的接受異步調用返回數據的方式。

單線程

Node 保持了JavaScript 單線程的特色，單線程最大的好處就是無需像多線程同樣到處在乎狀態同步的問題，沒有死鎖存在，也沒有線程上下文交換帶來的性能開銷。 單線程的弱點：

• 沒法利用多核 CPU
• 錯誤會引發整個應用退出，應用的健壯性指的考驗。
• 大量計算佔用 CPU 致使沒法繼續調用異步 I/O

爲解決這些問題，Google 開發了 Gears， HTML5 標準增長了 web workers 標準，Google 放棄了 Gears 支持 web workers。 Web workers 可建立線程進行計算，已解決 JavaScript 大計算阻塞 UI 渲染的問題。 Node 採用了與 web workers 相同的思路解決單線程中大量計算的問題： child_process。

跨平臺

最初的 node 只可在 Linux 上使用，後續增長了 windows 平臺的支持。

Node 應用場景

I/O 密集型

I/O 密集型的優點主要在於 Node 利用時間循環的處理能力，而不是啓動每個線程爲每個請求服務，資源佔用極少，因此 Node 面向網絡並擅長並行 I/O。

必定程度上的對於 CPU 密集型業務的支持

CPU 密集型業務在Node 上的支持並不可怕，可是會帶來的挑戰是：JavaScript 做爲單線程的語言，CPU 密集型業務會佔用長時間的線程進行計算，致使 CPU 時間片沒法釋放，使得後續的 I/O 沒法發起，可是適當調整和分解大型運算任務爲多個小任務，使得運算能夠及時釋放，不阻塞 I/O 調用的發起，這樣既能夠享受到異步 I/O 的好處，也能充分利用 CPU。

若是是純 CPU 的業務，能夠經過兩種方式進行充分利用 CPU

• Node 能夠經過編寫 C/C++ 擴展的方式高效利用 CPU。
• 若是單線程的 Node 不能知足要求，甚至經過 C/C++ 擴展以後還不夠，能夠經過紫禁城的方式，將一部分 Node 進程當作常駐服務進程用於計算，而後經過進程之間通訊來傳遞消息，將 I/O 與計算分離。

與遺留系統和平共處

Node 能夠經過將舊有的接口做爲數據源，發揮並行優點，不關心背後用什麼語言實現。

分佈式應用

Node 高效利用 I/O 的過程也是高效使用數據庫的過程，對於 Node 而言，使用數據庫這種行爲只是一次普通的 I/O。對數據庫而言倒是一次複雜的計算，也是充分壓榨硬件資源的過程。

使用者

• 先後端編程語言環境統一，如： 雅虎
• Node 帶來的高性能 I/O 用於實時應用，如：voxer 實時語音
• 並行 I/O 使得使用者能夠更高效的利用分佈式環境。
• 並行 I/O 有效利用穩定接口提高 web 渲染能力。
• 雲計算平臺提供 Node 支持。
• 遊戲開發領域
• 工具類應用