Nodejs

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node.js是啥

  • 不是新语言，是JavaScript语言的运行环境，或者说JavaScript运行的平台，简单说，就是把Chorme的V8引擎模块抽离出来，用于服务端等方面
  • 可以理解为 node -> '.' -> '.js' -> 文件后缀 -> 说明还是基于JavaScript语言的
  • 遵循CommonJS规范
  • 单进程单线程应用程序
  • NodeJS 基于事件循环，每一条 NodeJS 的逻辑写在回调函数里面，回调函数在返回之后异步执行。
  • NodeJS 不是没有阻塞，而是阻塞不发生在后续回调的流程，而会发生在 NodeJS 本身对逻辑的计算和处理。
  • NodeJS 它的所有 I/O（Input/Output）、网络通信等比较耗时的操作，都可以交给 worker threads 执行再回调，所以很快。但 CPU 的正常操作，它只能自己操作。
  • 没用DOM

应用场景

  • 服务端
  • 中间件
  • 工具库

优点

  • 支持高并发、适合I/O密集型应用(高并发业务，立马条件反射node.js)

    • 原因
      • 事件循环
      • EventEmitter
      • 异步IO/非阻塞IO

  • 支持多线程（Multi-Thread）、多进程（Multi-Process）进程和线程两者区别

  • Node 所有 API 都支持回调函数。

缺点

node.js缺点&解决方案

与npm的关系

node package module，和node.js 是遵循CommonJS规范

回调函数

因为 V8 引擎提供的异步执行回调接口，通过这些接口可以处理大量的并发，所以性能非常高。 Node.js 异步编程的直接体现就是回调。这样在执行代码时就没有阻塞或等待文件 I/O 操作。这就大大提高了 Node.js 的性能，可以处理大量的并发请求。

事件循环/事件驱动

  • Node.js 基本上所有的事件机制都是用设计模式中观察者模式实现。
  • Node.js 单线程类似进入一个while(true)的事件循环，直到没有事件观察者退出，每个异步事件都生成一个事件观察者，如果有事件发生就调用该回调函数.

现在很多服务器（nginx，nodejs）都开始使用事件驱动模式去设计。为了应对大量的请求，服务器需要大量的进程/线程。这个是个非常大的开销。而事件驱动模式，一般是配合单进程（单线程），再多的请求，也是在一个进程里处理的。但是因为是单进程，所以不适合cpu密集型，因为一个任务一直在占据cpu的话，后续的任务就无法执行了。他更适合io密集的。而使用多进程/线程的时候，一个进程/线程是无法一直占据cpu的，执行一定时间后，操作系统会执行进程/线程调度。这样就不会出现饥饿情况。事件驱动在不同系统中实现不一样。所以一般都会有一层抽象层抹平这个差异。这里以linux的epoll为例子。

EventEmitter

  • 注册事件
  • 事件监听器
  • events 模块只提供了一个对象： events.EventEmitter。EventEmitter 的核心就是事件触发与事件监听器功能的封装。
  • EventEmitter 对象如果在实例化时发生错误，会触发 error 事件。当添加新的监听器时，newListener 事件会触发，当监听器被移除时，removeListener 事件被触发。
  • Node.js 所有的异步 I/O 操作在完成时都会发送一个事件到事件队列。
  • Node.js 里面的许多对象都会分发事件：一个 net.Server 对象会在每次有新连接时触发一个事件， 一个 fs.readStream 对象会在文件被打开的时候触发一个事件。 所有这些产生事件的对象都是 events.EventEmitter 的实例。

Buffer(缓冲区)

  • 用于读取或者操作二进制数据流,它作为缓冲区,如果数据处理的出去比进来的数据块,就不需要缓冲区,否则缓冲区就是用来存放暂时还无法完成处理的数据.
  • JavaScript 语言自身只有字符串数据类型，没有二进制数据类型。
  • 但在处理像TCP流或文件流时，必须使用到二进制数据。因此在 Node.js中，定义了一个 Buffer 类，该类用来创建一个专门存放二进制数据的缓存区。
  • 在 Node.js 中，Buffer 类是随 Node 内核一起发布的核心库。Buffer 库为 Node.js 带来了一种存储原始数据的方法，可以让 Node.js 处理二进制数据，每当需要在 Node.js 中处理I/O操作中移动的数据时，就有可能使用 Buffer 库。原始数据存储在 Buffer 类的实例中。一个 Buffer 类似于一个整数数组，但它对应于 V8 堆内存之外的一块原始内存。

Stream(流)

  • Stream 是一个抽象接口，Node 中有很多对象实现了这个接口。例如，对http 服务器发起请求的request 对象就是一个 Stream，还有stdout（标准输出）。
    • Node.js，Stream 有四种流类型：
    • Readable - 可读操作。
    • Writable - 可写操作。
    • Duplex - 可读可写操作.
    • Transform - 操作被写入数据，然后读出结果。
  • 所有的 Stream 对象都是 EventEmitter 的实例。常用的事件有：
    • data - 当有数据可读时触发。
    • end - 没有更多的数据可读时触发。
    • error - 在接收和写入过程中发生错误时触发。
    • finish - 所有数据已被写入到底层系统时触发。

模块系统

Node.js 的 require 方法中的文件查找策略如下：

由于 Node.js 中存在 4 类模块（原生模块和3种文件模块），尽管 require 方法极其简单，但是内部的加载却是十分复杂的，其加载优先级也各自不同。如下图所示：

  • 从文件模块缓存中加载 尽管原生模块与文件模块的优先级不同，但是都会优先从文件模块的缓存中加载已经存在的模块。

  • 从原生模块加载 原生模块的优先级仅次于文件模块缓存的优先级。require 方法在解析文件名之后，优先检查模块是否在原生模块列表中。以http模块为例，尽管在目录下存在一个 http/http.js/http.node/http.json 文件，require("http") 都不会从这些文件中加载，而是从原生模块中加载。

原生模块也有一个缓存区，同样也是优先从缓存区加载。如果缓存区没有被加载过，则调用原生模块的加载方式进行加载和执行。

  • 从文件加载 当文件模块缓存中不存在，而且不是原生模块的时候，Node.js 会解析 require 方法传入的参数，并从文件系统中加载实际的文件，加载过程中的包装和编译细节在前一节中已经介绍过，这里我们将详细描述查找文件模块的过程，其中，也有一些细节值得知晓。

require方法接受以下几种参数的传递：

http、fs、path等，原生模块。 ./mod或../mod，相对路径的文件模块。 /pathtomodule/mod，绝对路径的文件模块。 mod，非原生模块的文件模块。

函数

在 JavaScript中，一个函数可以作为另一个函数的参数。我们可以先定义一个函数，然后传递，也可以在传递参数的地方直接定义函数。

Node.js 中函数的使用与 JavaScript 类似，举例来说，你可以这样做：

function say(word) {
  console.log(word);
}
function execute(someFunction, value) {
  someFunction(value);
}
execute(say, "Hello");

匿名函数

我们可以把一个函数作为变量传递。但是我们不一定要绕这个"先定义，再传递"的圈子，我们可以直接在另一个函数的括号中定义和传递这个函数：

function execute(someFunction, value) {
  someFunction(value);
}
execute(function(word){ console.log(word) }, "Hello");

我们在 execute 接受第一个参数的地方直接定义了我们准备传递给 execute 的函数。

用这种方式，我们甚至不用给这个函数起名字，这也是为什么它被叫做匿名函数 。

函数传递是如何让HTTP服务器工作的

带着这些知识，我们再来看看我们简约而不简单的HTTP服务器：

var http = require("http");
http.createServer(function(request, response) {
  response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"});
  response.write("Hello World");
  response.end();
}).listen(8888);

现在它看上去应该清晰了很多：我们向 createServer 函数传递了一个匿名函数。

用这样的代码也可以达到同样的目的：

var http = require("http");
function onRequest(request, response) {
  response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"});
  response.write("Hello World");
  response.end();
}
http.createServer(onRequest).listen(8888);

全局对象 global

JavaScript 中有一个特殊的对象，称为全局对象（Global Object），它及其所有属性都可以在程序的任何地方访问，即全局变量。

在浏览器 JavaScript 中，通常 window 是全局对象， 而 Node.js 中的全局对象是 global，所有全局变量（除了 global 本身以外）都是 global 对象的属性。

在 Node.js 我们可以直接访问到 global 的属性，而不需要在应用中包含它。

  • __filename
  • __dirname
  • setTimeout
  • clearTimeout
  • setInterval
  • console
  • process
    • 用于描述当前Node.js 进程状态的对象，提供了一个与操作系统的简单接口。
    • 通常在你写本地命令行程序的时候，少不了要 和它打交道。

常用工具 （util）

const util = require('util');
  • util.callbackify
  • util.inherits
  • util.inspect
  • util.isArray(object)
  • util.isRegExp(object)
  • util.isDate(object)

文件系统

var fs = require("fs")

Node.js 文件系统（fs 模块）模块中的方法均有异步和同步版本，例如读取文件内容的函数有异步的 fs.readFile() 和同步的 fs.readFileSync()。

异步的方法函数最后一个参数为回调函数，回调函数的第一个参数包含了错误信息(error)。

建议大家使用异步方法，比起同步，异步方法性能更高，速度更快，而且没有阻塞。

GET/POST请求

例子

var http = require('http');
var url = require('url');
var util = require('util');
http.createServer(function(req, res){
    res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain; charset=utf-8'});
    res.end(util.inspect(url.parse(req.url, true)));
}).listen(3000);

工具模块

常用模块的使用：

OS 模块

提供基本的系统操作函数。

Path 模块

提供了处理和转换文件路径的工具。

Net 模块

用于底层的网络通信。提供了服务端和客户端的的操作。

DNS 模块

用于解析域名。

Domain 模块

简化异步代码的异常处理，可以捕捉处理try catch无法捕捉的。

Web 模块

什么是 Web 服务器？

Web服务器一般指网站服务器，是指驻留于因特网上某种类型计算机的程序，Web服务器的基本功能就是提供Web信息浏览服务。它只需支持HTTP协议、HTML文档格式及URL，与客户端的网络浏览器配合。

大多数 web 服务器都支持服务端的脚本语言（php、python、ruby）等，并通过脚本语言从数据库获取数据，将结果返回给客户端浏览器。

目前最主流的三个Web服务器是Apache、Nginx、IIS。

Web 应用架构

  • Client - 客户端，一般指浏览器，浏览器可以通过 HTTP 协议向服务器请求数据。
  • Server - 服务端，一般指 Web 服务器，可以接收客户端请求，并向客户端发送响应数据。
  • Business - 业务层， 通过 Web 服务器处理应用程序，如与数据库交互，逻辑运算，调用外部程序等。
  • Data - 数据层，一般由数据库组成。

RESTful API

什么是 REST？ REST即表述性状态传递（英文：Representational State Transfer，简称REST）是Roy Fielding博士在2000年他的博士论文中提出来的一种软件架构风格。

表述性状态转移是一组架构约束条件和原则。满足这些约束条件和原则的应用程序或设计就是RESTful。需要注意的是，REST是设计风格而不是标准。REST通常基于使用HTTP，URI，和XML（标准通用标记语言下的一个子集）以及HTML（标准通用标记语言下的一个应用）这些现有的广泛流行的协议和标准。REST 通常使用 JSON 数据格式。

HTTP 方法

以下为 REST 基本架构的四个方法：

  • GET - 用于获取数据。
  • PUT - 用于更新或添加数据。
  • DELETE - 用于删除数据。
  • POST - 用于添加数据。

多进程

  • 我们都知道 Node.js 是以单线程的模式运行的，但它使用的是事件驱动来处理并发，这样有助于我们在多核 cpu 的系统上创建多个子进程，从而提高性能。
  • 每个子进程总是带有三个流对象：child.stdin, child.stdout 和child.stderr。他们可能会共享父进程的 stdio 流，或者也可以是独立的被导流的流对象。
  • Node 提供了 child_process 模块来创建子进程，方法有：
    • exec - child_process.exec 使用子进程执行命令，缓存子进程的输出，并将子进程的输出以回调函数参数的形式返回。
    • spawn - child_process.spawn 使用指定的命令行参数创建新进程。
    • fork - child_process.fork 是 spawn()的特殊形式，用于在子进程中运行的模块，如 fork('./son.js') 相当于 spawn('node', ['./son.js']) 。与spawn方法不同的是，fork会在父进程与子进程之间，建立一个通信管道，用于进程之间的通信。

多线程

  • JXcore 打包
  • Node.js 是一个开放源代码、跨平台的、用于服务器端和网络应用的运行环境。
  • JXcore 是一个支持多线程的 Node.js 发行版本，基本不需要对你现有的代码做任何改动就可以直接线程安全地以多线程运行。

nodejs缺点的解决方案

解决方案

  • 计算和逻辑能力弱
  • 不适合CPU密集型应用（CPU密集型应用给Node带来的挑战主要是：由于JavaScript单线程的原因，如果有长时间运行的计算（比如大循环），将会导致 CPU 时间片不能释放，使得后续 I/O 无法发起）
  • 只支持单核CPU，不能充分利用CPU
  • 可靠性低，一旦代码某个环节崩溃，整个系统都崩溃（单进程、单线程）
    • （1）Nnigx 反向代理，负载均衡，开多个进程，绑定多个端口；Nginx正向代理&反向代理
    • （2）开多个进程监听同一个端口，使用cluster模块
    • （3）线上使用 PM2 forever 管理进程，出现问题自动重启项目
  • Debug 不方便，错误没有 stack trace
  • try catch 异常捕获
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