究竟什麼是Node.js？ Node.js有什麼好處？ _node.js

Node 是一個伺服器端 JavaScript 解釋器，它將改變伺服器應該如何運作的概念。它的目標是幫助程式設計師建立高度可伸縮的應用程序，編寫能夠處理數萬個同時連接到一個（只有一個）物理機的連接程式碼。

簡介

如果您聽說過Node，或者閱讀過一些文章，宣稱Node 是多麼多麼的棒，那麼您可能會想：“Node 究竟是什麼東西？” 即使是在參閱Node 的主頁之後，您甚至可能還是不懂Node 為何？ Node 肯定不適合每個程式設計師，但它可能是某些程式設計師一直在苦苦追尋的東西。
為試圖解釋什麼是 Node.js，本文將簡要介紹一些背景資訊：它要解決的問題，它如何工作，如何運行一個簡單應用程序，最後，Node 在什麼情況下是一個好的解決方案。本文不涉及如何編寫一個複雜的 Node 應用程序，也不是一份全面的 Node 教程。閱讀本文應該有助於您決定是否應該繼續學習 Node，以便將其用於您的業務。

Node 旨在解決什麼問題？

Node 公開宣稱的目標是 「旨在提供一種簡單的建構可伸縮網路程式的方法」。目前的伺服器程式有什麼問題？我們來做個數學題。在 Java™ 和 PHP 這類語言中，每個連線都會產生一個新線程，每個新線程可能需要 2 MB 的配套記憶體。在一個擁有 8 GB RAM 的系統上，理論上最大的並發連線數量是 4,000 個使用者。隨著您的客戶群的成長，如果希望您的 Web 應用程式支援更多用戶，那麼，您必須添加更多伺服器。當然，這會增加伺服器成本、流量成本和人工成本等成本。除這些成本上升外，還有一個潛在技術問題，即使用者可能針對每個請求使用不同的伺服器，因此，任何共用資源都必須在所有伺服器之間共用。鑑於上述所有原因，整個 Web 應用程式架構（包括流量、處理器速度和記憶體速度）中的瓶頸是：伺服器能夠處理的並發連接的最大數量。
Node 解決這個問題的方法是：更改連接到伺服器的方式。每個連接發射一個在 Node 引擎的進程中運行的事件，而不是為每個連接產生一個新的 OS 線程（並為其分配一些配套記憶體）。 Node 聲稱它絕對不會死鎖，因為它根本不允許使用鎖，它不會直接阻塞 I/O 呼叫。 Node 還宣稱，運作它的伺服器能支援數萬個並發連線。
現在您有了一個能處理數萬個並發連接的程序，那麼您能透過 Node 實際建立什麼呢？如果您有一個 Web 應用程式需要處理這麼多連接，那將是一件很 “恐怖” 的事！那是一種 “如果您有這個問題，那麼它根本不是問題” 的問題。在回答上面的問題之前，我們先來看看 Node 的工作原理以及它的設計運作方式。

Node 肯定不是什麼？

沒錯，Node 是一個伺服器程式。但是，基礎 Node 產品肯定不像 Apache 或 Tomcat。本質上，那些伺服器 “安裝就緒型” 服 務器產品，支援立即部署應用程式。透過這些產品，您可以在一分鐘內啟動並運行一個伺服器。 Node 肯定不是這種產品。 Apache 能透過新增一個 PHP 模組來讓開發人員建立動態 Web 頁，增加一個 SSL 模組來實現安全連接，與此類似，Node 也有模組概念，允許在 Node 核心新增模組。實際上，可供選擇的用於 Node 的模組有數百個之多，社群在創建、發布和更新模組方面非常活躍，一天甚至可以處理數十個模組。本文後面將討論 Node 的整個模組部分。

Node 如何運作？

Node 本身運行 V8 JavaScript。等等，伺服器上的 JavaScript？沒錯，您沒有看錯。對於只在客戶機上使用 JavaScript 的程式設計師而言，伺服器端 JavaScript 可能是一個新概念，但這個概念本身並非遙不可及，因此為何不能在伺服器上使用客戶機上使用的程式語言？
什麼是 V8？ V8 JavaScript 引擎是 Google 用於其 Chrome 瀏覽器的底層 JavaScript 引擎。很少人考慮 JavaScript 在客戶機上實際做了什麼？實際上，JavaScript 引擎負責解釋並執行程式碼。 Google 使用 V8 創建了一個用 C 編寫的超快解釋器，該解釋器擁有另一個獨特特徵；您可以下載引擎並將其嵌入任何 應用程式。 V8 JavaScript 引擎並不僅限於在一個瀏覽器中運作。因此，Node 實際上會使用 Google 編寫的 V8 JavaScript 引擎，並將其重建為可在伺服器上使用。太完美了！既然已經有一個不錯的解決方案可用，為何還要創建一種新語言呢？

事件驅動程式設計

許多程式設計師接受的教育使他們認為，物件導向程式設計是完美的程式設計設計，這使得他們對其他程式設計方法不屑一顧。 Node 使用了一個所謂的事件驅動程式設計模型。

清單 1. 客戶端上使用 jQuery 的事件驅動程式設計

複製程式碼 程式碼如下:

// jQuery code on the client-side showing how Event-Driven programming works

// When a button is pressed, an Event occurs - deal with it
// directly right here in an anonymous function, where all the
// necessary variables are present and can be referenced directly
$("#myButton").click(function(){
     if ($("#myTextField").val() != $(this).val())
         alert("Field must match button text");
});

實際上，伺服器端和客戶端沒有任何區別。沒錯，這沒有按鈕點擊操作，也沒有向文字欄位鍵入的操作，但在一個更高的層面上，事件正在 發生。一個連結被建立，這是一個事件！資料透過連線進行接收，這也是一個事件！數據透過連線停止，這還是一個事件！
為什麼這種設定類型對 Node 很理想？ JavaScript 是一種很棒的事件驅動程式語言，因為它允許使用匿名函數和閉包，更重要的是，任何寫過程式碼的人都熟悉它的語法。事件發生時呼叫的回調函數可以在捕獲事件處進行編寫。這樣可以使程式碼容易編寫和維護，沒有複雜的物件導向框架，沒有接口，沒有過度設計的可能性。只要監聽事件，寫一個回呼函數，其他事情都可以交給系統處理！

範例 Node 應用程式

最後，我們來看一些程式碼！讓我們將討論過的所有內容匯總起來，從而創建我們的第一個 Node 應用程式。我們已經知道，Node 對於處理高流量應用程式很理想，所以我們將創建一個非常簡單的 Web 應用程序，一個為實現最快速度而構建的應用程式。以下是 「老闆」 交代的關於我們的範例應用程式的具體要求：建立一個隨機數字產生器 RESTful API。這個應用程式應該接受一個輸入：一個名為 “number” 的參數。然後，應用程式傳回介於 0 和該參數之間的隨機數字，並將產生的數字傳回給呼叫者。由於 「老闆」 希望該應用程式成為一個廣泛流行的應用程序，因此它應該能處理 50,000 個並髮用戶。我們來看看以下程式碼：

清單 2. Node 隨機數位產生器

複製程式碼 程式碼如下:

// 需要匯入這些模組才能使用它們。
// 節點有幾個模組。  它們就像任何#include
// 或其他語言的 import 語句
var http = require("http");
var url = require("url");

// 任何 Node 檔案中最重要的一行。  這個功能
// 執行建立伺服器的實際過程。  從技術上來說，
// 節點告訴底層作業系統，每當 a
// 建立連接，這個特定的回呼函數應該是
// 執行。  由於我們正在使用 REST API 建立 Web 服務，
// 我們需要一個 HTTP 伺服器，它需要 http 變數
// 我們在上面的行中創建了。
// 最後可以看到回呼方法收到了一個『請求』
// 並自動「回應」物件。  這應該很熟悉
// 任何 PHP 或 Java 程式設計師。
http.createServer(函數(請求, 回應) {

     // 回應需要處理所有標頭和回傳碼
     // 這些類型的事情在伺服器程式中自動處理
     // 像是 Apache 和 Tomcat，但 Node 要求一切都自己完成
     response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"});

     // 這是一些看起來很獨特的程式碼。  這是 Node 檢索的方式
     // 用戶端請求傳入的參數。  url 模組
     // 處理所有這些函數。  解析函數
     // 解構 URL，並將查詢鍵值放在
中      // 查詢對象。  我們可以找到「number」鍵的值
     // 直接引用它 - JavaScript 之美。
     var params = url.parse(request.url, true).query;
     var input = params.number;

     // 這些是將建立
的通用 JavaScript 方法      // 我們的隨機數傳回呼叫者
     var numInput = new Number(輸入);
     var numOutput = new Number(Math.random() * numInput).toFixed(0);
    
     // 將隨機數寫入回應
     回應.write(numOutput);
    
     // Node 要求我們明確地結束這個連線。  這是因為
     // 節點可讓您保持連線開啟並來回傳遞數據，
     // 儘管本文沒有討論該進階主題。
     回應.end();

   // 當我們建立伺服器時，我們必須明確地將 HTTP 伺服器連接到
   // 一個連接埠。  標準 HTTP 連接埠是 80，因此我們將其連接到該連接埠。
}).聽(80);

// 伺服器啟動後輸出一個字串到控制台，讓我們知道一切
// 正確啟動
console.log("隨機數產生器正在運作...");

啟動應用程式

將上面的程式碼放入一個名為「random.js」的檔案中。現在，要啟動這個應用程式並運行它（以便建立HTTP伺服器並監聽連接埠80上的連接），只需在您的命令提示中輸入以下命令：% node random.js。下面是伺服器已經啟動並運行時看起來的樣子：

複製程式碼以下程式碼：

root@ubuntu:/home/moila/ws/mike# 節點 random.js
隨機數產生器正在運作...

存取應用程式

應用程式已經啟動並運行。 Node 正在監聽所有連接，我們來測試一下。由於我們創建了一個簡單的 RESTful API，所以可以使用 Web 瀏覽器來存取這個應用程式。鍵入以下位址（確保您已完成了上面的步驟）：http://localhost/?number=27。
您的瀏覽器視窗將會變更到介於 0 到 27 之間的隨機數字。點選瀏覽器上的 “重新載入” 按鈕，您會得到另一個隨機數字。就是這樣，這就是您的第一個 Node 應用程式！

Node 對什麼有好處？

到此為止，您可能能夠回答「Node 是什麼」 這個問題了，但您可能還有一個問題：「Node 有什麼用途？」 這是一個需要提出的重要問題，因為肯定有些東西可以受益於Node。

它對什麼有好處？

如您先前所看到的，Node 非常適合以下情況：在回應客戶端之前，您預計可能會有很高的流量，但所需的伺服器端邏輯和處理不一定很多。 Node 表現出眾的典型範例包括：

RESTful API

提供 RESTful API 的 Web 服務接收幾個參數，解析它們，組合一個回應，並傳回一個回應（通常是較少的文字）給使用者。這是適合 Node 的理想情況，因為您可以建立它來處理數萬個連接。它仍然不需要大量邏輯；它本質上只是從某個資料庫中查找一些值並將它們組成一個回應。由於回應是少量文本，入站請求也是少量的文本，因此流量不高，一台機器甚至可以處理最繁忙的公司的 API 需求。

Twitter 隊列

想像一下像 Twitter 這樣的公司，它必須接收 tweets 並將其寫入資料庫。實際上，每秒幾乎有數千條 tweet 達到，資料庫不可能及時處理高峰時段所需的寫入數量。 Node 成為這個問題的解決方案的重要一環。如您所見，Node 能處理數萬條入站 tweet。它能快速且輕鬆地將它們寫入一個記憶體排隊機制（例如 memcached），另一個單獨進程可以從那裡將它們寫入資料庫。 Node 在這裡的角色是迅速收集 tweet，並將這個資訊傳遞給另一個負責寫入的進程。想像另一種設計（常規 PHP 伺服器會自己嘗試處理對資料庫本身的寫入）：每個 tweet 都會在寫入資料庫時導致一個短暫的延遲，因為資料庫呼叫正在阻塞通道。由於資料庫延遲，一台這樣設計的機器每秒可能只能處理 2000 條入站 tweet。每秒處理 100 萬則 tweet 則需要 500 個伺服器。相反，Node 能處理每個連接而不會阻塞通道，因此能夠捕捉盡可能多的 tweets。一個能處理 50,000 條 tweet 的 Node 機器只需 20 台伺服器即可。

電子遊戲統計

如果您在線上玩過《決勝時刻》這款遊戲，當您查看遊戲統計數據時，您會立即意識到一個問題：要產生那種等級的統計數據，必須追蹤海量資訊。這樣，如果有數百萬玩家同時在線上玩遊戲，而且他們處於遊戲中的不同位置，那麼很快就會產生大量資訊。 Node 是這種場景的一種很好的解決方案，因為它能收集遊戲產生的數據，對數據進行最少的合併，然後對數據進行排隊，以便將它們寫入資料庫。使用整個伺服器來追蹤玩家在遊戲中發射了多少子彈看起來很愚蠢，如果您使用Apache 這樣的伺服器，可能會有一些有用的限制；但相反，如果您專門使用一個伺服器來追蹤一個遊戲的所有統計數據，就像使用運行Node 的伺服器所做的那樣，那看起來似乎是個明智之舉。

Node 模組

儘管不是本文最初計劃討論的主題，但應廣大讀者要求，本文已擴展為包含一個 Node Modules 和 Node Package Manager 簡介。正如已經習慣使用 Apache 的開發人員一樣，您也可以透過安裝模組來擴展 Node 的功能。但是，可用於 Node 的模組極大地 增強了這個產品，那些模組非常有用，將使用 Node 的開發人員通常會安裝幾個模組。因此，模組也變得越來越重要，甚至成為整個產品的關鍵部分。
在 “參考資料” 部分，我提供了一個指向模組頁面的鏈接，該頁面列示了所有可用模組。為了展示模組能夠提供的可能性，我在數十個可用模組中包含了以下幾個模組：一個用於編寫動態創建的頁面（例如PHP），一個用於簡化MySQL 使用，一個用於幫助使用WebSockets ，還有一個用來協助文字和參數解析的模組。我不會詳細介紹這些模組，這是因為這篇概述文章旨在幫助您了解 Node 並確定是否需要深入學習（再次重申），如果需要，那麼您肯定有機會使用這些可用模組。

另外，Node 的一個特性是 Node Package Module，這是一個內建功能，用於安裝和管理 Node 模組。它會自動處理依賴項，因此您可以確定：您想要安裝的任何模組都將正確安裝並包含必要的依賴項。它還支援將您自己的模組發佈到 Node 社區，假如您選擇加入社區並編寫自己的模組的話。您可以將 NPM 視為一種允許輕鬆擴展 Node 功能的方法，不必擔心這會破壞您的 Node 安裝。同樣，如果您選擇深入學習 Node，那麼 NPM 將是您的 Node 解決方案的重要組成部分。

結束語

閱讀本文之後，您在本文開頭遇到的問題 “Node.js 究竟是什麼東西?” 應該已經得到了解答，您應該能通過幾個清晰簡潔的句子回答這個問題。如果是這樣，那麼您已經走到了許多程式設計師的前面。我和許多人都談論過 Node，但他們對 Node 究竟用來做什麼一直很困惑。可以理解，他們具有的是 Apache 的思維方式，認為伺服器就是一個應用程序，將 HTML 文件放入其中，一切就會正常運作。由於大多數程式設計師都熟悉 Apache 及其用途，因此，描述 Node 的最簡單方法就是將它與 Apache 進行比較。 Node 是一個程序，能夠完成 Apache 能夠完成的所有任務（借助一些模組），而且，作為一個可以將其作為基礎進行構建的可擴展 JavaScript 平台，Node 還能完成更多的任務。
從本文可以看出，Node 完成了它提供高度可伸縮伺服器的目標。它使用了 Google 的一個非常快速的 JavaScript 引擎，即 V8 引擎。它使用一個事件驅動設計來保持程式碼最小且易於閱讀。所有這些因素促成了 Node 的理想目標，即編寫一個高度可伸縮的解決方案變得比較容易。

與理解 Node 是 什麼同樣重要的是，理解它不是 什麼。 Node 不只是 Apache 的替代品，它旨在使 PHP Web 應用程式更容易伸縮。事實遠非如此。儘管 Node 還處於初始階段，但它發展得非常迅速，社群參與度非常高，社群成員創建了大量優秀模組，一年之內，這個不斷發展的產品就有可能出現在您的企業中。