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前言

如果你有一定的前端基礎，比如 HTML、CSS、JavaScript、jQuery;那么，Node.js 能讓你以最低的成本快速過渡成為一個全棧工程師(我稱這個全棧為偽全棧，我認為的全棧也要精通數(shù)據(jù)庫，不喜勿噴)，從而觸及后端和移動端的開發(fā)。當然，Node.js也不是萬能的、也不是說學了它就可以完全取代后端的其他開發(fā)語言，它有自己的使命和擅長的應用領域。

除此之外現(xiàn)在非?；馃岬?Vue.js，React.js ，等很多數(shù)據(jù)層動態(tài)交互優(yōu)先選用了Node.js，一些比較流行的打包工具也是如此;綜上，為你為什么要學習它又增加了一大理由。

Node.js 和傳統(tǒng)的后端語言(比如PHP、JAVA等)相比，各有優(yōu)缺點，各自擅長領域和側(cè)重點不同，因此，各有千秋、各有需求市場。Node.js 讓我們進行后端開發(fā)多了一種便捷的手段。所以大家也不要總說哪些語言是最好的，各有各的使命，嘿嘿。

Node.js的特點

非阻塞異步io

例如，當在訪問數(shù)據(jù)庫取得數(shù)據(jù)的時候，需要一段時間。在傳統(tǒng)的單線程處理機制中，在執(zhí)行了訪問數(shù)據(jù)庫代碼之后，整個線程都將暫停下來，等待數(shù)據(jù)庫返回結果，才能執(zhí)行后面的代碼。也就是說，I/O阻塞了代碼的執(zhí)行，極大地降低了程序的執(zhí)行效率。

由于 Node.js 中采用了非阻塞型I/O機制，因此在執(zhí)行了訪問數(shù)據(jù)庫的代碼之后，將立即轉(zhuǎn)而執(zhí)行其后面的代碼，把數(shù)據(jù)庫返回結果的處理代碼放在回調(diào)函數(shù)中，從而提高了程序的執(zhí)行效率。

當某個I/O執(zhí)行完畢時，將以事件的形式通知執(zhí)行I/O操作的線程，線程執(zhí)行這個事件的回調(diào)函數(shù)。為了處理異步I/O，線程必須有事件循環(huán)，不斷的檢查有沒有未處理的事件，依次予以處理。

阻塞模式下，一個線程只能處理一項任務，要想提高吞吐量必須通過多線程。而非阻塞模式下，一個線程永遠在執(zhí)行計算操作，這個線程的CPU核心利用率永遠是100%。所以，這是一種特別有哲理的解決方案：與其人多，但是好多人閑著;還不如一個人玩命，往死里干活兒。

單線程

在 Java、PHP 或者 .net 等服務器端語言中，會為每一個客戶端連接創(chuàng)建一個新的線程。而每個線程需要耗費大約2MB內(nèi)存。也就是說，理論上，一個8GB內(nèi)存的服務器可以同時連接的最大用戶數(shù)為4000個左右。要讓Web應用程序支持更多的用戶，就需要增加服務器的數(shù)量，而 Web 應用程序的硬件成本當然就上升了。

Node.js不為每個客戶連接創(chuàng)建一個新的線程，而僅僅使用一個線程。當有用戶連接了，就觸發(fā)一個內(nèi)部事件，通過非阻塞I/O、事件驅(qū)動機制，讓 Node.js 程序宏觀上也是并行的。使用 Node.js ，一個8GB內(nèi)存的服務器，可以同時處理超過4萬用戶的連接。

另外，單線程帶來的好處，操作系統(tǒng)完全不再有線程創(chuàng)建、銷毀的時間開銷。但是單線程也有很多弊端，會在 Node.js 的弊端詳細講解，請繼續(xù)看。

事件驅(qū)動

在 Node.js 中，客戶端請求建立連接，提交數(shù)據(jù)等行為，會觸發(fā)相應的事件。在 Node.js 中，在一個時刻，只能執(zhí)行一個事件回調(diào)函數(shù)，但是在執(zhí)行一個事件回調(diào)函數(shù)的中途，又有其他事件產(chǎn)生，可以轉(zhuǎn)而處理其他事件(比如，又有新用戶連接了)，然后返回繼續(xù)執(zhí)行原事件的回調(diào)函數(shù)，這種處理機制，稱為“事件環(huán)”機制。

Node.js 底層是 C++(V8也是C++寫的)。底層代碼中，近半數(shù)都用于事件隊列、回調(diào)函數(shù)隊列的構建。用事件驅(qū)動來完成服務器的任務調(diào)度，這是鬼才才能想到的。針尖上的舞蹈，用一個線程，擔負起了處理非常多的任務的使命。

 

注意這里的事件循環(huán)，也可以說是 Node.js 的一個精髓所在，下面引用一段 Node.js 官網(wǎng)的內(nèi)容

 
 
 
 

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

引用Node官網(wǎng)中的一段內(nèi)容:

注意：每個框?qū)⒈环Q為事件循環(huán)的“階段”。

每個階段都有一個要執(zhí)行的回調(diào)FIFO隊列。雖然每個階段都以其自己的方式特殊，但通常情況下，當事件循環(huán)進入給定階段時，它將執(zhí)行特定于該階段的任何操作，然后在該階段的隊列中執(zhí)行回調(diào)，直到隊列耗盡或最大回調(diào)數(shù)量為止已執(zhí)行。當隊列耗盡或達到回調(diào)限制時，事件循環(huán)將移至下一階段，依此類推。

關于事件循環(huán)是一個核心點，經(jīng)常會被面試官考具體執(zhí)行輸出的問題，大家可以看我的這篇文章

跨平臺

起初，Node 只能在 Linux 平臺上運行。后來隨著 Node的發(fā)展，微軟注意到了它的存在，并投入了一個團隊幫助 Node 實現(xiàn) Windows 平臺的兼容，在v0.6.0版本發(fā)布時，Node 已經(jīng)能夠直接在 Window 平臺運行了。 Node 是基于libuv實現(xiàn)跨平臺的。

Node.js的弊端

單線程帶來的弊端

Node.js中有一個特點就是單線程，它帶來了很多好處，但是它也有弊端，單線程弱點如下。

1. 無法利用多核CPU
2. 錯誤會引起整個應用退出無法繼續(xù)調(diào)用異步I/O
3. 大量計算占用CPU導致無法繼續(xù)調(diào)用異步I/O

以上確實是Node的弊端，但是都會有一些對應的解決方案：

弊端1:解決方案

• (1)一些管理工具比如pm2，forever 等都可以實現(xiàn)創(chuàng)建多進程解決多核 CUP 的利用率問題。
• (2)在v0.8版本之前，實現(xiàn)多進程可以使用child_process
• (3)在v0.8版本之后，可以使用cluster模塊，通過主從模式，創(chuàng)建多個工作進程解決多核CPU的利用率問題。

弊端2:解決方案

• (1)Nnigx反向代理，負載均衡，開多個進程，綁定多個端口;
• (2) 一些管理工具比如pm2，forever 等都可以實現(xiàn)進程監(jiān)控，錯誤自動重啟等
• (3)開多個進程監(jiān)聽同一個端口，使用Node提供的cluster模塊;
• (4)未出現(xiàn)cluster之前，也可以使用child_process,創(chuàng)建多子線程監(jiān)聽一個端口。
• (5)這里說明下，有上面的這些解決方案，但是寫node后端代碼的時候，異常拋出try catch顯得格外有必要。

弊端3:解決方案

• (1)可以把大量的密集計算像上面一樣拆分成多個子線程計算
• 但是如果不允許拆分，想計算100萬的大數(shù)據(jù)，在一個單線程中，Node確實顯得無能為力，這本身就是V8內(nèi)存限制的弊端。

說明：child_process與cluster模塊我會單獨拿一篇文章來講。

值得開心的是上面這些弊端隨著Node的版本更新，和新的api模塊出現(xiàn)，好像解決了這些弊端。

調(diào)試

用過node的人可能第一時間就會想到debug太難了，沒有stack trace，因此調(diào)試比較困難。

Node社區(qū)中的npm包

Node.js社區(qū)有很多包品質(zhì)良莠不齊、如果你想偷懶而又剛好npm了一個有問題的包你就很麻煩，因為代碼是開源的，只能自己調(diào)試了。

Node.js的應用場景

介紹了Node.js的特點和弊端，再說一下Node.js的應用場景。

Node.js適合用來開發(fā)什么樣的應用程序呢?

善于I/O，不善于計算。因為Node.js最擅長的就是任務調(diào)度，如果你的業(yè)務有很多的 CPU 計算，實際上也相當于這個計算阻塞了這個單線程，就不太適合Node開發(fā)，但是也不是沒有解決方案，只是說不太適合。

當應用程序需要處理大量并發(fā)的I/O，而在向客戶端發(fā)出響應之前，應用程序內(nèi)部并不需要進行非常復雜的處理的時候，Node.js非常適合。Node.js也非常適合與websocket配合，開發(fā)長連接的實時交互應用程序。

具體場景可以表現(xiàn)為如下：

• 第一大類：用戶表單收集系統(tǒng)、后臺管理系統(tǒng)、實時交互系統(tǒng)、考試系統(tǒng)、聯(lián)網(wǎng)軟件、高并發(fā)量的web應用程序;
• 第二大類：基于web、canvas等多人聯(lián)網(wǎng)游戲;
• 第三大類：基于web的多人實時聊天客戶端、聊天室、圖文直播;
• 第四大類：單頁面瀏覽器應用程序;
• 第五大類：操作數(shù)據(jù)庫、為前端和移動端提供基于json的API;
• 第六大類，....

哪些大公司在用

• 雅虎：雅虎開放了Cooktail框架，將YUI3這個前端框架的能力借助Node延伸到了服務器端。
• 騰訊：將Node應用到長連接，以提供實時功能。
• 花瓣網(wǎng)，蘑菇街：通過socket.io實現(xiàn)實時通知。
• 阿里：主要利用的是并行I/O這個性能，實現(xiàn)高效的分布式，它們自己也出了很多Node框架
• LinkedIn：移動網(wǎng)站也是使用的Node
• 網(wǎng)易：游戲領域?qū)Σl(fā)和實時要求很高，網(wǎng)易開源了Node的實時框架pomelo
• 等等...

當前文章：來，告訴你Node.js究竟是什么？
網(wǎng)頁URL：http://uogjgqi.cn/article/coigdgg.html