Node.js到底是什么？

   Node.js到底是什么？    

Node.js到底是什么？

做者：koala 一个有趣的人
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前言

若是你有必定的前端基础，好比 `HTML、CSS、JavaScript、jQuery；那么，Node.js 能让你以最低的成本快速过渡成为一个全栈工程师(我称这个全栈为伪全栈，我认为的全栈也要精通数据库，不喜勿喷)，从而触及后端和移动端的开发。固然，Node.js也不是万能的、也不是说学了它就能够彻底取代后端的其余开发语言，它有本身的使命和擅长的应用领域。

除此以外如今很是火热的 Vue.js，Rect.js ，等不少数据层动态交互优先选用了Node.js，一些比较流行的打包工具也是如此；综上，为你为何要学习它又增长了一大理由。

Node.js 和传统的后端语言（好比PHP、JAVA等）相比，各有优缺点，各自擅长领域和侧重点不一样，所以，各有千秋、各有需求市场。Node.js 让咱们进行后端开发多了一种便捷的手段。因此你们也不要总说哪些语言是最好的，各有各的使命，嘿嘿。

Node.js的特色

非阻塞异步io

例如，当在访问数据库取得数据的时候，须要一段时间。在传统的单线程处理机制中，在执行了访问数据库代码以后，整个线程都将暂停下来，等待数据库返回结果，才能执行后面的代码。也就是说，I/O阻塞了代码的执行，极大地下降了程序的执行效率。

因为 Node.js 中采用了非阻塞型I/O机制，所以在执行了访问数据库的代码以后，将当即转而执行其后面的代码，把数据库返回结果的处理代码放在回调函数中，从而提升了程序的执行效率。

当某个I/O执行完毕时，将以事件的形式通知执行I/O操做的线程，线程执行这个事件的回调函数。为了处理异步I/O，线程必须有事件循环，不断的检查有没有未处理的事件，依次予以处理。

阻塞模式下，一个线程只能处理一项任务，要想提升吞吐量必须经过多线程。而非阻塞模式下，一个线程永远在执行计算操做，这个线程的CPU核心利用率永远是100%。因此，这是一种特别有哲理的解决方案：与其人多，可是好多人闲着；还不如一我的玩命，往死里干活儿。

单线程

在 Java、PHP 或者 .net 等服务器端语言中，会为每个客户端链接建立一个新的线程。而每一个线程须要耗费大约2MB内存。也就是说，理论上，一个8GB内存的服务器能够同时链接的最大用户数为4000个左右。要让Web应用程序支持更多的用户，就须要增长服务器的数量，而 Web 应用程序的硬件成本固然就上升了。

Node.js不为每一个客户链接建立一个新的线程，而仅仅使用一个线程。当有用户链接了，就触发一个内部事件，经过非阻塞I/O、事件驱动机制，让 Node.js 程序宏观上也是并行的。使用 Node.js ，一个8GB内存的服务器，能够同时处理超过4万用户的链接。

另外，单线程带来的好处，操做系统彻底再也不有线程建立、销毁的时间开销。可是单线程也有不少弊端，会在 Node.js 的弊端详细讲解，请继续看。

事件驱动

在 Node 中，客户端请求创建链接，提交数据等行为，会触发相应的事件。在 Node 中，在一个时刻，只能执行一个事件回调函数，可是在执行一个事件回调函数的中途，又有其余事件产生，能够转而处理其余事件（好比，又有新用户链接了），而后返回继续执行原事件的回调函数，这种处理机制，称为“事件环”机制。

Node.js 底层是 C++（V8也是C++写的）。底层代码中，近半数都用于事件队列、回调函数队列的构建。用事件驱动来完成服务器的任务调度，这是鬼才才能想到的。针尖上的舞蹈，用一个线程，担负起了处理很是多的任务的使命。

 

注意这里的事件循环，也能够说是 Node.js 的一个精髓所在，下面引用一段 Node.js 官网的内容

   ┌───────────────────────────┐
┌─>│           timers          │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │     pending callbacks     │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │       idle, prepare       │
│  └─────────────┬─────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌─────────────┴─────────────┐      │   incoming:   │
│  │           poll            │<─────┤  connections, │
│  └─────────────┬─────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌─────────────┴─────────────┐      └───────────────┘
│  │           check           │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
└──┤      close callbacks      │
   └───────────────────────────┘

引用Node官网中的一段内容:

注意：每一个框将被称为事件循环的“阶段”。
每一个阶段都有一个要执行的回调FIFO队列。虽然每一个阶段都以其本身的方式特殊，但一般状况下，当事件循环进入给定阶段时，它将执行特定于该阶段的任何操做，而后在该阶段的队列中执行回调，直到队列耗尽或最大回调数量为止已执行。当队列耗尽或达到回调限制时，事件循环将移至下一阶段，依此类推。
关于事件循环是一个核心点，常常会被面试官考具体执行输出的问题，你们能够看个人这篇文章

跨平台

起初，Node 只能在 Linux 平台上运行。后来随着Node的发展，微软注意到了它的存在，并投入了一个团队帮助 Node 实现 Windows 平台的兼容，在v0.6.0版本发布时，Node 已经可以直接在 Window 平台运行了。 Node 是基于libuv实现跨平台的。

Node.js的弊端

单线程带来的弊端

Node.js中有一个特色就是单线程，它带来了不少好处，可是它也有弊端，单线程弱点以下。

1. 没法利用多核CPU
2. 错误会引发整个应用退出没法继续调用异步I/O
3. 大量计算占用CPU致使没法继续调用异步I/O

以上确实是Node的弊端，可是都会有一些对应的解决方案：

弊端1:解决方案

• （1）一些管理工具好比pm2，forever 等均可以实现建立多进程解决多核 CUP 的利用率问题。
• （2）在v0.8版本以前，实现多进程可使用child_process
• （3）在v0.8版本以后，可使用cluster模块，经过主从模式，建立多个工做进程解决多核CPU的利用率问题。

弊端2:解决方案

• （1）Nnigx反向代理，负载均衡，开多个进程，绑定多个端口；
• （2） 一些管理工具好比pm2，forever 等均可以实现进程监控，错误自动重启等
• （3）开多个进程监听同一个端口，使用Node提供的cluster模块；
• （4）未出现cluster以前，也可使用child_process,建立多子线程监听一个端口。
• （5）这里说明下，有上面的这些解决方案，可是写node后端代码的时候，异常抛出try catch显得格外有必要。

弊端3:解决方案

• （1）能够把大量的密集计算像上面同样拆分红多个子线程计算
• 可是若是不容许拆分，想计算100万的大数据，在一个单线程中，Node确实显得无能为力，这自己就是V8内存限制的弊端。

说明：child_process与cluster模块我会单独拿一篇文章来说。
值得开心的是上面这些弊端随着Node的版本更新，和新的api模块出现，好像解决了这些弊端。

调试

用过node的人可能第一时间就会想到debug太难了，没有stack trace，所以调试比较困难。

Node社区中的npm包

Node.js社区有不少包品质参差不齐、若是你想偷懒而又恰好npm了一个有问题的包你就很麻烦，由于代码是开源的，只能本身调试了。

Node.js的应用场景

介绍了Node.js的特色和弊端，再说一下Node.js的应用场景。

Node.js适合用来开发什么样的应用程序呢？

善于I/O，不善于计算。由于Node.js最擅长的就是任务调度，若是你的业务有不少的 CPU 计算，实际上也至关于这个计算阻塞了这个单线程，就不太适合Node开发，可是也不是没有解决方案，只是说不太适合。

当应用程序须要处理大量并发的I/O，而在向客户端发出响应以前，应用程序内部并不须要进行很是复杂的处理的时候，Node.js很是适合。Node.js也很是适合与web socket配合，开发长链接的实时交互应用程序。

具体场景能够表现为以下：

• 第一大类：用户表单收集系统、后台管理系统、实时交互系统、考试系统、联网软件、高并发量的web应用程序；
• 第二大类：基于web、canvas等多人联网游戏；
• 第三大类：基于web的多人实时聊天客户端、聊天室、图文直播；
• 第四大类：单页面浏览器应用程序；
• 第五大类：操做数据库、为前端和移动端提供基于json的API；
• 第六大类，…

哪些大公司在用

• 雅虎：雅虎开放了Cooktail框架，将YUI3这个前端框架的能力借助Node延伸到了服务器端。
• 腾讯：将Node应用到长链接，以提供实时功能。
• 花瓣网，蘑菇街：经过socket.io实现实时通知。
• 阿里：主要利用的是并行I/O这个性能，实现高效的分布式，它们本身也出了不少Node框架
• LinkedIn：移动网站也是使用的Node
• 网易：游戏领域对并发和实时要求很高，网易开源了Node的实时框架pomelo
• 等等…

参考文章：本文部份内容来自朴灵老师的《深刻浅出Node.js》

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