Nodejs基础

sjk2016
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一、Nodejs可以做什么？

  1. 轻量级、可伸缩、高性能的Web服务
  2. 前后端Javascript同构开发
  3. 便捷高效的前端工程化

二、Nodejs的架构

总体架构分层如下：

image.png

  1. Natives modules
  • 当前层内容由JS实现
  • 提供应用程序可以直接调用的库（内置核心模块），例如 fs、path、http等
  1. Builtin modules "胶水层"
  • JS语言无法直接操作底层硬件设置，但可以通过Builtin modules "胶水层"，让Nodejs的核心模块得到具体的服务支持，从而完成更底层的操作。
  • Builtin modules类似一个调用表，帮助我们去调用具体的C++函数的作用。
  1. 底层
  • V8引擎: 类似虚拟机执行JS代码，提供桥梁接口完成JS对C++函数的调用（构建Nodejs执行环境）。
  • Libuv库：事件循环、事件队列、异步IO（函数执行细节）
  • 第三方功能模块：zlib、http、c-ares等 Nodejs是一个平台，它扩展了JS的功能。

三、Nodejs的特性

  • Nodejs从最开始的高性能Web服务，慢慢演变为一门服务端“语言”。 （Nodejs是平台、运行时）
  • IO是计算机操作中最缓慢的环节。传统的后端语言，如Java 采用多线程或多进程的方式。
  • Nodejs采用Reactor模式实现异步IO、事件驱动，单线程完成多线程工作，采用异步非阻塞的IO，来更好的使用CPU资源，并且实现高并发请求的处理。避免多个线程之间在进行上下文切换的时候，考虑状态保存、时间消耗、状态锁等问题。
  • Nodejs更适用于IO密集型高并发请求。

image.png

  1. Nodejs异步IO
    同步与异步任务示意图

image.png

  • 阻塞IO ：重复调用IO操作，判断IO是否结束（轮询）。常见的轮询技术：read、select、poll、kqueue、event ports。
  • 期望实现无须主动判断的非阻塞IO。Nodejs中通过libUv库实现多种异步IO实现方式的抽象。依据平台的不同调用相应的异步IO处理方式（实现跨平台）。

image.png

  • Nodejs异步IO的实现过程：IO是应用程序的瓶颈所在、异步IO可以提高性能，因为无须原地等待结果的返回（提高CPU利用率）、IO操作属于操作系统级别，平台都有对应的实现、Nodejs单线程配合事件驱动架构及libuv库实现异步非阻塞IO.

image.png

  1. Nodejs事件驱动架构
  • 事件驱动架构是软件开发中的通用模式
  • 类比事件驱动 、发布订阅、观察者：相同点是都是主体发布消息，其他实例监听之前订阅的事件，接收消息。
const EventEmitter = require('events')

const myEvent = new EventEmitter()

myEvent.on('事件1', () => {
  console.log('事件1执行了')
})

myEvent.on('事件1', () => {
  console.log('事件1-2执行了')
})

myEvent.emit('事件1')
  1. Nodejs单线程（单线程指的是主线程（v8）, libuv库中有4个线程-网络IO/非网络IO/非IO）
  • Nodejs实现并发：异步非阻塞IO配合事件回调通知
  • 单线程在处理CPU密集型问题时，所存在的阻塞现象
const http = require('http')

function sleepTime (time) {
  const sleep = Date.now() + time * 1000
  while(Date.now() < sleep) {}
  return 
}
sleepTime(4)
const server = http.createServer((req, res) => {
  res.end('server starting......')
})

server.listen(8080, () => {
  console.log('服务启动了')
})

四、Nodejs应用场景

  1. IO密集型高并发请求- Nodejs作为中间层

image.png

  1. 操作数据库提供API服务- 搭建高效轻量的API服务
// 需求：希望有一个服务，可以依据请求的接口内容返回相应的数据
import express from 'express'
import { DataStore } from './data'

// console.log(DataStore.list)

const app = express()

app.get('/', (req, res) => {
  // res.end('1122')
  res.json(DataStore.list)
})

app.listen(8080, () => {
  console.log('服务已经开启了')
})
  1. 实现聊天应用程序
  2. 前端工程化

五、Nodejs全局对象和全局变量

浏览器平台的window不完全相同， Nodejs全局对象上挂载许多属性

  1. Global的根本作用就是作为宿主，全局对象可以看做是全局变量的宿主。
  • __filename: 返回正在执行脚本文件的绝对路径dirname：返回正在执行脚本所在目录
  • timer类函数：执行顺序与事件循环间的关系
  • process：提供与当前进程互动的接口
  • require：实现模块的加载
  • module、exports：处理模块的导出
console.log(global)

console.log(__filename)
console.log(__dirname)

console.log(this)
// 默认情况 this 是空对象，和 global 并不是一样的

console.log(this == global)  // false

(function () {
  console.log(this == global) // true
})()

// nodejs的模块实现：自执行函数传入全局变量
/* require('module')
__filename
__dirname
module 
exports  */
  1. 全局变量process
// 1 资源： cpu 内存
console.log(process.memoryUsage())
console.log(process.cpuUsage())
// {
//   rss: 19599360,     
//   heapTotal: 4481024,
//   heapUsed: 2824128,
//   external: 938610,
//   arrayBuffers: 9898
// }
// { user: 15000, system: 93000 }

// 2 运行环境：运行目录、node环境、cpu架构、用户环境、系统平台
console.log(process.cwd())
console.log(process.version)
console.log(process.versions)
console.log(process.arch)
console.log(process.env.NODE_ENV)
// console.log(process.env.PATH)
console.log(process.env.USERPROFILE)  // HOME
console.log(process.platform)

// 3 运行状态： 启动参数、PID、运行时间
console.log(process.argv)
console.log(process.argv0)  // execArgv
console.log(process.pid)  // ppid 

setTimeout(() => {
  console.log(process.uptime())
}, 3000)

// 4. 事件监听
process.on('beforeExit', (code) => {
  // 可以写同步代码或异步代码
  console.log('beforeExit' + code)
})
process.on('exit', (code) => {
  console.log('exit' + code)
  // 无效-因为只能写同步代码
  // setTimeout(() => {
  //   console.log('123')
  // }, 1000)
})
console.log('代码执行结束')
// process.exit() // 主动退出

// 5. 标准输入、输出、错误
console.log = function (data) {
  process.stdout.write('---' + data + '\n')
}
console.log(111)
console.log(222)

const fs = require('fs')
fs.createReadStream('data.txt').pipe(process.stdout)
// 标准输入经管道输出
process.stdin.pipe(process.stdout)

process.stdin.setEncoding('utf-8')
process.stdin.on('readable', () => {
  const chunk = process.stdin.read()
  if (chunk !== null) {
    process.stdout.write('dasss' + chunk)
  }
})
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