什么是NodeJS

1、前言

接触 node.js 有好几年了，也开发了好几个项目了；但每次提起 node.js，始终不敢说自己入门了，归其原因，大概就是如下所示

为了进一步加强理解，系统的梳理相关知识以作备忘，本节将从以下几个方面介绍 node.js

• 为什么前端需要掌握？
• 什么是 node.js？

1.1、为什么前端需要掌握

Node.js 单线程高并发的特性非常适合用来创建后端服务；虽然但是，好像不会使用 Node.js 根本不影响我写前端页面嘛~。

no no no，作为一个新时代的三有前端，要本着知其然并知其所以然的精神彻底掌握 Node.js，因为它不仅仅是用来写后端，更重要的用途是提升我们项目工程化和效率。

• 操作文件系统；在日常开发，经常会涉及到文件夹操作；比如某个需求，给你几百个资料，需要你做成资料下载页，妈妈呀，手都要复制麻了，赶紧写一个 DOS 批处理命令，尴尬了，还是上学那会学过一点，早忘了七七八八了；不慌，Node.js 来帮忙，fs 模块轻松解决。
• 开发自己的命令行工具；典型的就是 vue2 store 中在仓库增加一项，需要同时在 state、mutation、action 增加对应的模型操作，非常繁琐，如果你掌握了 Node.js，就可以开发一个自己的命令，一键添加。
• 编写打包脚本工具，如 webpack 的 loader，嘿嘿，这个熟悉吧
• 发布自己的 npm 包，搭建各项目通用基座，告别 Ctrl + C、V
• 实现自己的脚手架，再也不用整一个模板项目然后每次复制了

你自己也会写 npm 包、脚手架、打包脚本了，是不是很受诱惑，嘿嘿…

2、node.js 的概念和特性

Node官网对其进行了简单的不能再简单的描述

Node.js 是一个开源的、跨平台的 JavaScript 运行时环境。

翻阅官网教程，大致对其概念和特性有了一些认识：

• Node.js 是一个服务端运行环境，它使用 Google 的 V8 虚拟机来解释和执行 JavaScript 代码。
• Node.js 同时又是一个库，具有许多有用的模块，可以简化操作。
• 当 Node.js 执行 I/O 操作时，如从网络读取、访问数据库或文件系统，Node.js 不会阻塞线程，而是通过事件回调机制来完成回调处理。
• Node.js 应用在单个进程中运行，无需为每个请求创建新线程，这使得 Node.js 在构建高并发应用时非常得心应手（如实时聊天、秒杀、抢购等）。

2.1 Node.js VS 浏览器

同样是解析 JavaScript，为啥 Node.js 与浏览器的功能差别这么大？

在 Node.js 之前，JavaScript 主要运行在浏览器宿主环境中，主要是操作 DOM、BOM，浏览器提供了 document、window 等对象；

Node.js 则允许在服务端运行 JavaScript，不具有浏览器才有的 window、document 等对象，主要是操作磁盘文件、搭建 http 服务等等等等…

这么牛逼？提供各种模块，还能在各大平台运行的飞起，这是我了解的 JavaScript？其本质不是 JavaScript 有多牛逼，而是它封装了许多强大的依赖，以下是 Node 源码的依赖列表

最典型的依赖就是 v8 和 uv

• v8 引擎： 将 js 代码转变成可以在各个平台和机器上运行的机器码
• libuv：C 语言编写的库，调用平台上的各种系统特性，如文件系统；同时负责 Node API 的执行，它将不同的任务分配给不同的工作线程（work threads），通过多线程同步阻塞执行，模拟异步处理机制，成功后将回调函数放入 Event Queue
• npm: Node.js 包管理和分发工具，提供各种非官方的 Node 模块

上图是 libuv 大致的结构，很明显，Node.js 的网络 I/O、文件 I/O、DNS 操作、还有一些用户代码都是在 libuv 工作的

2.2 异步 I/O

libuv 的存在，使得 Node.js 可以是单线程的。每当有 I/O 请求发生时，node 就会扔给 libuv，由 libuv 为该请求分配给不同的工作线程（libuv 默认维护 4 个线程供 Node 调用，可以通过 UV_THREADPOOL_SIZE 环境变量在 Node 启动时设置，为了性能，不能超过 128 个），同步阻塞性的执行，执行完成后将回调函数放入事件队列中。

而 node 则不会管这个 I/O 的操作过程，继续执行主线程上的事件，只需要在该请求返回回调时在处理即可，从而实现非阻塞性的异步 I/O 处理。

2.3 单线程&高并发

与 JavaScript 一样，Node 是单线程，它将阻塞性的操作丢给 libuv 提供的线程池。

单线程的优点：

• 避免了多线程编程中可能出现的竞态条件、锁和死锁等问题，简化了编码过程
• 由于每个线程都将暂用一定的内存，在服务器内存受限的情况下，具有更好的高并发

单线程的缺点：

• 不适合大量计算，会占用 CPU 导致应用阻塞（在主线程上避免大量计算）
• 错误会引起整个应用的退出（可以利用 pm2 或 nginx 来监测服务状态，自动重启）
• 容易受到阻塞性操作的影响；Node 主线程上如果有同步阻塞性 I/O 操作，可能会导致阻塞，这也就要求我们尽可能的使用 Node.js 的异步编程，异步编程是 Node.js 的核心

2.3.1 线程和进程

概念：线程是进程内的最小执行单元。一个进程可以有一个或多个线程。所有线程共享该进程的地址空间和资源。

进程与进程之间相互独立，通讯困难；而线程与线程则共享进程的资源，通讯简单；

Node.js 本身运行在一个进程中，当我们说 Node.js 是单线程时，是指它在这个进程中只使用一个线程来执行 JavaScript 代码

Node.js 只有一个主线程，是单线程；但并不是说 Node 只支持单线程；如果想要创建新的线程，可以使用 Node.js 内置的?Worker threads?模块

如果想要创建新的进程，可以使用 Node.js 内置的?Cluster?、Child process?模块。

2.3.2 为什么单线程并发高？

传统的服务端语音中（如 Java），每一个客户端连接都会为其创建一个新的线程，而每个线程都需要一定的内存（1~2M），受服务器内存限制，成为了高并发连接的瓶颈。

Node.js 则只有一个线程，大大的节省了服务器内容，它通过为每一个用户连接在 Node.js 内部，触发一个事件,Node.js 高并发的特性使得它在构建在线聊天、秒杀、抢购等应用时具有非常大的优势.

当然，这是建立在内存受限的情况下，如果你有足够大的服务器内存；那么传统的服务端语言将拥有更快的响应速度，Node 的事件循环机制将可能出现等待，即主线程有同步阻塞任务，事件循环将被阻塞

2.4 事件循环

Node.js 通过异步回调来处理，那么 Node 如何知道请求或操作完成了添加回调；又是如何执行回调的？这是由于 Node.js 的另一特性：事件循环机制，主线程通过 Event Loop 事件循环触发的方式来运行程序

注意，Node.js 的事件循环与浏览器下 JavaScript 的事件循环机制是不一样的，具体参考浏览器事件循环 VS Node.js 事件循环

3、结束语

好消息：今天周三了

坏消息：今天才周三

按道理，我没记错的话，朋友，今天应该是周五的吧~

有多少软件工程的小伙伴被戳中了，哈哈