nodejs不是js,而是一個讓js運作在服務端的平台。 js(全名為JavaScript)是一種程式語言,而Node則是基於Chrome V8引擎的JavaScript運行環境,一種讓JavaScript運行在服務端的開發平台。
本教學操作環境:windows7系統、nodejs 12.19.0版,DELL G3電腦。
nodejs不是js,而是一個讓js運作在服務端的平台。
Node.js發佈於2009年5月,由Ryan Dahl開發,是一個基於Chrome V8引擎的JavaScript運行環境,使用了一個事件驅動、非阻塞式I/O模型, 讓JavaScript 運行在服務端的開發平台,它讓JavaScript成為與PHP、Python、Perl、Ruby等服務端語言平起平坐的腳本語言。
JavaScript基於Node.js技術可以進行伺服器端程式設計。
Node.js的特點
#非阻塞異步io
例如,當在訪問資料庫取得資料的時候,需要一段時間。在傳統的單執行緒處理機制中,在執行了存取資料庫程式碼之後,整個執行緒都將暫停下來,等待資料庫回傳結果,才能執行後面的程式碼。也就是說,I/O阻塞了程式碼的執行,大大降低了程式的執行效率。
由於Node.js 中採用了非阻塞型I/O機制,因此在執行了存取資料庫的程式碼之後,將立即轉而執行其後面的程式碼,把資料庫傳回結果的處理程式碼放在在回調函數中,從而提高了程式的執行效率。
當某個I/O執行完畢時,將以事件的形式通知執行I/O操作的線程,執行緒執行這個事件的回呼函數。為了處理非同步I/O,執行緒必須有事件循環,不斷的檢查有沒有未處理的事件,依序加以處理。
阻塞模式下,一個執行緒只能處理一項任務,要提高吞吐量必須通過多執行緒。而非阻塞模式下,一個執行緒永遠在執行運算操作,這個執行緒的CPU核心利用率永遠是100%。所以,這是一個特別有哲理的解決方案:與其人多,但是好多人閒著;還不如一個人玩命,往死裡幹活兒。
單執行緒
在 Java、PHP 或 .net 等伺服器端語言中,會為每個用戶端連線建立一個新的執行緒。而每個線程需要耗費大約2MB記憶體。也就是說,理論上,一個8GB記憶體的伺服器可以同時連接的最大用戶數為4000個左右。要讓Web應用程式支援更多的用戶,就需要增加伺服器的數量,而 Web 應用程式的硬體成本當然就上升了。
Node.js不會為每個客戶連接建立一個新的線程,而只使用一個線程。當有使用者連線了,就觸發一個內部事件,透過非阻塞I/O、事件驅動機制,讓 Node.js 程式宏觀也是並行的。使用 Node.js ,一個8GB記憶體的伺服器,可以同時處理超過4萬用戶的連線。
另外,單一執行緒帶來的好處,作業系統完全不再有執行緒建立、銷毀的時間開銷。但單線程也有很多弊端,會在 Node.js 的弊端詳細解說,請繼續看下去。
事件驅動
在 Node 中,客戶端請求建立連接,提交資料等行為,會觸發對應的事件。在Node 中,在一個時刻,只能執行一個事件回呼函數,但是在執行一個事件回呼函數的中途,又有其他事件產生,可以轉而處理其他事件(比如,又有新用戶連接了),然後傳回繼續執行原事件的回呼函數,這種處理機制,稱為「事件環」機制。
Node.js 底層是 C (V8也是C 寫的)。底層程式碼中,近半數都用於事件佇列、回呼函數佇列的建置。用事件驅動來完成伺服器的任務調度,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。
注意這裡的事件循環,也可以說是Node.js 的一個精髓所在,下面引用一段Node.js 官網的內容
┌───────────────────────────┐ ┌─>│ timers │ │ └─────────────┬─────────────┘ │ ┌─────────────┴─────────────┐ │ │ pending callbacks │ │ └─────────────┬─────────────┘ │ ┌─────────────┴─────────────┐ │ │ idle, prepare │ │ └─────────────┬─────────────┘ ┌───────────────┐ │ ┌─────────────┴─────────────┐ │ incoming: │ │ │ poll │<─────┤ connections, │ │ └─────────────┬─────────────┘ │ data, etc. │ │ ┌─────────────┴─────────────┐ └───────────────┘ │ │ check │ │ └─────────────┬─────────────┘ │ ┌─────────────┴─────────────┐ └──┤ close callbacks │ └───────────────────────────┘
引用Node官網中的一段內容:
注意:每個框將被稱為事件循環的「階段」。
每個階段都有一個要執行的回呼FIFO佇列。雖然每個階段都以其自己的方式特殊,但通常情況下,當事件循環進入給定階段時,它將執行特定於該階段的任何操作,然後在該階段的隊列中執行回調,直到隊列耗盡或最大回調數量為止已執行。當佇列耗盡或達到回呼限制時,事件循環將移至下一階段,依此類推。
關於事件循環是一個核心點,常常會被面試官考具體執行輸出的問題,大家可以看我的這篇文章
##跨平台
起初,Node 只能在 Linux 平台上運作。後來隨著Node的發展,微軟注意到了它的存在,並投入了一個團隊幫助 Node 實現 Windows 平台的兼容,在v0.6.0版本發佈時,Node 已經能夠直接在 Window 平台運行了。 Node 是基於libuv實作跨平台的。
Node.js的弊端
#單一執行緒帶來的弊端
Node.js中有一個特點是單線程,它帶來了很多好處,但是它也有弊端,單線程弱點如下。
無法利用多核心CPU
錯誤會造成整個應用程式退出無法繼續呼叫非同步I/O
大量運算佔用CPU導致無法繼續呼叫非同步I/O
#Node.js的應用程式場景
介紹了Node.js的特色和弊端,再說一下Node.js的應用程式場景。
Node.js適合用來開發什麼樣的應用程式呢?
善於I/O,不善於計算。因為Node.js最擅長的就是任務調度,如果你的業務有很多的CPU 計算,實際上也相當於這個計算阻塞了這個單線程,就不太適合Node開發,但是也不是沒有解決方案,只是說不太適合。
當應用程式需要處理大量並發的I/O,而在向客戶端發出回應之前,應用程式內部並不需要進行非常複雜的處理的時候,Node.js非常適合。 Node.js也非常適合與web socket配合,開發長連接的即時互動應用程式。
具體場景可以表現為如下:
第一大類:使用者表單收集系統、後台管理系統、即時互動系統、考試系統、連網軟體、高並發量的web應用程式;
第二大類:基於web、canvas等多人連網遊戲;
第三大類:基於web的多人即時聊天用戶端、聊天室、圖文直播;
第四大類:單頁瀏覽器應用程式;
#第五大類:操作資料庫、為前端和行動端提供基於json的API;
#第六大類,…
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