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Node.js 基礎

01-26

Node.js 簡介

  • Node.js創始人是大名鼎鼎的 Ryan Dahl。
  • Node.js不是一個JavaScript應用，而是一個由C++語言編寫而成的JavaScript的運行環境。
  • Node.js是一個基於Google所開發的瀏覽器Chrome V8引擎的JavaScript運行環境，簡單來說，就是運行在服務端或後端的JavaScript，支持跨平台。

Node.js 的結構

Node.js的結構大致可以分為三個層次：

Node.js標準庫

Node.js標準庫，包含Node.js的包管理器npm以及Node.js的核心模塊等，這部分由JavaScript編寫而成，是開發者開發過程直接接觸調用的。

中間層

這一層是JavaScript與底層C/C++溝通的橋樑：

  • Node bindings：是Nodejs標準庫和底層V8引擎等溝通的橋樑，前者通過bindings調用後者，相互交換數據。
  • C/C++ Addons（插件）：是開發者開發過程中基於基礎的V8 API編寫的Node.js C++動態鏈接庫，用作高性能或底層模塊，供上層的JavaScript調用。

Node.js基礎構建層

  • V8：Google推出的JavaScript引擎，為JavaScript提供了在非瀏覽器端運行的環境。
  • libuv：為 Node.js提供了跨平台、線程池、事件池、非同步IO等能力，是Node.js強大的關鍵。
  • C-ares：提供了非同步處理DNS相關的能力。
  • http parser、OpenSSL、zlib等：提供包括HTTP解析、SSL、數據壓縮等能力。

Node.js的特點

單線程

Node.js保持了JavaScript在瀏覽器中單線程的特點。這裡的單線程是指主線程為「單線程」，所有阻塞部分交給一個線程池處理，然後主線程通過一個隊列跟線程池協作。代碼主要由一堆callback回調構成，然後主線程在循環過程中適時調用這些代碼。

像瀏覽器中JavaScript與UI共用一個線程一樣，JavaScript長時間執行會導致UI的渲染和響應被中斷。在Node.js中，長時間的CPU佔用也會導致後續的非同步I/O發不出調用，已完成的非同步I/O的回調函數也會得不到及時執行。

HTML5定製了Web Workers的標準，Web Workers能夠創建工作線程來進行計算，以解決JavaScript大計算阻塞UI渲染的問題。工作線程為了不阻塞主線程，通過消息傳遞的方式來傳遞運行結果，這也使得工作線程不能訪問到主線程中的UI。

Node.js採用了與Web Workers相同的思路來解決單線程中大計算量的問題：child_process。子進程的出現意味著Node可以從容地應對單線程在健壯性和無法利用多核CPU方面的問題。通過將計算分發到各個子進程，可以將大量計算分解掉，然後通過進程之間的事件消息來傳遞結果。

非同步、非阻塞I/O

Node.js中絕大多數操作都是以非同步的方式進行調用，從文件讀取到網路請求等，類似於發起ajax調用。每個調用之間無需等待之前的I/O調用結束，比如兩個文件讀取任務的耗時取決於最慢的那個文件讀取耗時。

事件驅動和回調函數

Node.js的設計思想以事件驅動為核心，配合非同步I/O，將事件點暴露給業務邏輯。因此Node.js提供的絕大多數API都是基於事件的、非同步的風格，開發人員需要根據自己的業務邏輯註冊響應的回調函數，回調函數等待相應的事件觸發。

Node.js的應用場景

  • 提供 Rest/JSON API 服務
  • 網站（express/koa等）
  • im即時聊天（socket.io)
  • http proxy，組裝rpc服務，作為微服務的一部分
  • 前端構建工具（grunt/gulp/bower/webpack/fis3)
  • 跨平台打包工具（nw.js、electron、cordova）
  • 命令行工具
  • 編輯器（atom，vscode）

Node.js核心模塊

  • http模塊：創建HTTP伺服器、客戶端
  • fs模塊：文件讀寫模塊
  • url模塊：url地址處理模塊
  • querystring模塊：查詢字元串處理模塊

Node.js常用模塊

  • util模塊：工具模塊，提供對象反序列化等工具函數
  • path模塊：路徑處理模塊
  • dns模塊：域名處理和域名解析模塊

參考資料

  • 《Node.js 開發實戰》
  • 《深入淺出 Node.js》
  • 知乎live：大前端和 Node.js 那些事

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