深入浅出 NodeJS - Node 简介

Ezreal同志
403 阅读5分钟

为什么是 JavaScript

创始者认为 web 服务器有两个要点，事件驱动和非阻塞 I/O。

为什么是 Node

最初创始者想将其命名为 web.js 也就是一个 web 服务器，但是项目的发展超过了他最初单纯开发一个 web 服务器的想法，变成了构建网络应用的基础框架。

Node 给 JavaScript 带来的意义

V8 给 Chrome 浏览器带来了强劲的心脏，也成为了 JavaScript 称为 node 语言的很大权重值。

Chrome 浏览器和 Node 组件构成 区别如下图： image.png 浏览器中，除了 v8 引擎还有一个 webkit 布局引擎，HTML5 使得浏览器开放了很多功能给前端的 HTML 及 JavaScript，但是HTML5 的统一却相对缓慢，JavaScript 作为一个图灵完备的语言，受限于浏览器中间层提供的支持。 除了 HTML 、webkit 和 显卡这些UI 相关的技术没有支持外，Node 结构与 Chrome 十分相近。 它们都是基于事件驱动的一步架构，浏览器通过事件驱动来服务界面上的交互，Node 通过事件驱动来服务 I/O。 Node 中，JavaScript 可以随心所欲的访问本地文件，搭建 websocket 服务端，可以连接数据库，可以使用多进程。 JavaScript 不再限制于浏览器与 CSS 样式表、DOM 树。 Node 不处理 UI，但用浏览器相同的机制和原理运行。 打破了 JavaScript 只能在浏览器中运行的局面，降低了前后端转换所需要的上下文交换代价。

Node 的特点

异步 I/O

前端常用到的就是通过 AJAX 请求数据，发送和收到之间有一个时间的间隔，在收到数据后后续代码立即执行，但是收到的时间确是不确定的，这是一种只注重结果，不注重过程的表现。如下图所示。 image.png 在 Node 中异步 I/O 也很常见，可以用读取文件为例：

const fs = require('fs');
fs.readFile('../Desktop/IMG_3648.jpeg', (err, file) => {
  console.log(file);
  console.log('文件读取完成');
});
console.log('发起读文件的流程！');

代码中示例“发起读取文件的流程”先于“文件读取完成”执行，何时完成基于核实完全读取内容，执行流程如下图： image.png 在 Node 中，我们可以从语言层面很自然的进行并行的 I/O 操作，每个调用之间无需等待之前的 I/O 调用完成，读取两个 文件的最慢速度取决于读取最慢的那个文件的耗时。对于同步 I/O 则是两个文件的综合。

事件与回调函数

事件的编程方式具有轻量级、松耦合、只关注实物点等优势，但是在多个异步任务的场景下，事件与事件之间各自独立，如何协作是一个问题。 函数作为JavaScript 的第一等公民，将函数作为对象传递给方法作为实参进行调用。回调函数是最好的接受异步调用返回数据的方式。

单线程

Node 保持了JavaScript 单线程的特点，单线程最大的好处就是无需像多线程一样处处在意状态同步的问题，没有死锁存在，也没有线程上下文交换带来的性能开销。 单线程的弱点：

  • 无法利用多核 CPU
  • 错误会引起整个应用退出，应用的健壮性指的考验。
  • 大量计算占用 CPU 导致无法继续调用异步 I/O 为解决这些问题，Google 开发了 Gears， HTML5 标准增加了 web workers 标准，Google 放弃了 Gears 支持 web workers。 Web workers 可创建线程进行计算，已解决 JavaScript 大计算阻塞 UI 渲染的问题。 Node 采用了与 web workers 相同的思路解决单线程中大量计算的问题： child_process。

跨平台

最初的 node 只可在 Linux 上使用，后续增加了 windows 平台的支持。

Node 应用场景

I/O 密集型

I/O 密集型的优势主要在于 Node 利用时间循环的处理能力，而不是启动每一个线程为每一个请求服务，资源占用极少，所以 Node 面向网络并擅长并行 I/O。

一定程度上的对于 CPU 密集型业务的支持

CPU 密集型业务在Node 上的支持并不可怕，但是会带来的挑战是：JavaScript 作为单线程的语言，CPU 密集型业务会占用长时间的线程进行计算，导致 CPU 时间片无法释放，使得后续的 I/O 无法发起，但是适当调整和分解大型运算任务为多个小任务，使得运算可以及时释放，不阻塞 I/O 调用的发起，这样既可以享受到异步 I/O 的好处，也能充分利用 CPU。

如果是纯 CPU 的业务，可以通过两种方式进行充分利用 CPU

  • Node 可以通过编写 C/C++ 扩展的方式高效利用 CPU。
  • 如果单线程的 Node 不能满足要求，甚至通过 C/C++ 扩展之后还不够，可以通过紫禁城的方式，将一部分 Node 进程当做常驻服务进程用于计算，然后通过进程之间通信来传递消息，将 I/O 与计算分离。

与遗留系统和平共处

Node 可以通过将旧有的接口作为数据源，发挥并行优势，不关心背后用什么语言实现。

分布式应用

Node 高效利用 I/O 的过程也是高效使用数据库的过程，对于 Node 而言，使用数据库这种行为只是一次普通的 I/O。对数据库而言却是一次复杂的计算，也是充分压榨硬件资源的过程。

使用者

  • 前后端编程语言环境统一，如： 雅虎
  • Node 带来的高性能 I/O 用于实时应用，如：voxer 实时语音
  • 并行 I/O 使得使用者可以更高效的利用分布式环境。
  • 并行 I/O 有效利用稳定接口提升 web 渲染能力。
  • 云计算平台提供 Node 支持。
  • 游戏开发领域
  • 工具类应用
avatar
文章
阅读
粉丝