这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第 7 天

一、本堂课重点内容：

本堂课的知识要点有哪些？

Node.js的应用场景
Node.js的运行结构
编写Http Server
延伸话题

二、详细知识点介绍：

Node.js的应用场景

Node.js是JavaScript语言的服务器运行环境

Node.js 就是运行在服务端的 JavaScript。
Node.js 是一个基于Chrome JavaScript 运行时建立的一个平台。
Node.js是一个事件驱动I/O服务端JavaScript环境，基于Google的V8引擎，V8引擎执行Javascript的速度非常快，性能非常好。

Node.js的产生

Node.js的产生可追溯到服务器的阻塞问题：

传统服务器每次产生一个请求，就对应着一个线程。那么就有一个问题：请求的速度由用户决定，响应的速度也可以通过提升带宽等方法比较容易的提升速度。但是I/O的输入输出速度是比较难提升的。而每一个请求就会产生一个线程，数据请求又比较慢就会出现有很多线程再缓存中等待，就会造成大量的内存浪费。所以使用Node.js编写的服务器采用单线程模式，即不管产生多少请求就只有一个线程，这样就可以节省空间，大大降低了成本。

我们常说JS是单线程的，这也与它运行在Node.js上有关。

Node.js特点

Node.js采用Google开发的V8引擎运行js代码，使用事件驱动、非阻塞和异步模型等技术来提高性能，可优化应用程序的传输量和规模。
Node.js是基于V8引擎，V8是Google发布的开源JavaScript引擎，本身就是用于Chrome浏览器的js解释部分，但是Ryan Dahl鬼才般把这个V8搬到了服务器上，用于做服务器的软件。
Node.js大部分基本模块都用JavaScript编写。在Node.js出现之前，JS通常作为客户端程序设计语言使用，以JS写出的程序常在用户的浏览器上运行。
Node.js的单线程是Node.js的一个最大的优点，但是同时也是它的缺点。
因为毕竟是单线程，如果请求太多会处理不过来的，所以我们一般情况下采用分布式的方法来弥补这个缺点。分布式是指采取多个服务器，Node.js对服务器的要求不高，所以不必担心价格问题。

应用场景

前端工程化
- 早期ajax、jquery比较流行，直接在页面中引入lib即可
- 后续模块化、transpile逐渐成熟、需求逐渐增多，对后端能力需求逐渐强烈（在浏览器外运行代码的需求）
- Bundle: webpack, vite, esbuild, parcel
- Uglify: uglifyjs
- Transpile: bablejs, typescript
- 其他语言加入竞争：esbuild, parcel, prisma
- Node.js必不可缺，难以替代
Web服务端应用

Node.js可以做到其他传统后端语言做到的事情
- 学习曲线平缓，开发效率较高
- 运行效率接近常见的编译语言
- 社区生态丰富及工具链成熟
- 与前端结合的场景会有优势
- 现状：竞争激烈，Node.js有自己独特的优势
- 例如：头条搜索，西瓜视频，懂车帝
Electron 跨桌面应用
- 商业应用：vscode, slack, discord, zoom
- 大型公司内的效率工具
- 现状：大部分场景在选型时，都值得考虑
Node.js在字节
- BFF应用、SSR应用，举例：Modern.js
- 服务端应用，例如：头条搜索，西瓜视频，懂车帝
- Electron应用：飞连，飞书
- 每年新增1000+ Node.js应用

Node.js运行结构

V8: JS Runtime, 诊断调试工具（inspector）
libuv：eventloop（事件循环）syscall（系统调用）

和浏览器相比node.js环境中是没有Dom和Bom的
出于安全问题考虑，浏览器不支持跨域请求和文件读写功能；而Node.js没有安全限制可以直接访问到终端提供的很多的API方法：
- 可以直接操作文件系统
- 进行进程管理（解决单线程问题，在Node下可以创建多个进程）
- 可以进行跨域请求

特点

异步I/O：

当Node.js执行I/O操作时，会在响应返回后恢复操作，而不是阻塞线程并占用额外内存等待

单线程：

JS线程 + uv线程池 + V8任务线程池 + V8 Inspector线程

优点：不用考虑多线程状态同步问题，也就不需要锁；同时比较高效地利用系统资源

缺点：阻塞会产生更多负面影响

解决办法：多进程或多线程

跨平台：

跨平台(大部分功能、api)

Node.js跨平台+JS无需编译环境(+ Web 跨平台+诊断工具跨平台)

开发成本低(大部分场景无需担心跨平台问题)，整体学习成本低

编写Http Server

安装 Node.js可以选择以下一种方式：

从 Node.js 官网安装 nodejs.org/en/
Mac, Linux 环境可以使用 nvm 进行安装 github.com/nvm-sh/nvm

实战示例

Hello World！

const http =require('http')//导入Http模块
const port = 3000
const server = http.createServer((req,res)=>{ // 创建web服务器实例；每次接到回调请求时回调函数就被触发
res.end("hello")
})
server.listen(port,()=>{
console.log('server listens on: ${port}')
})

JSON

const server = http.createServer((reg,res)=>{
  const bufs =[]
  req.on('data', data=> { 
    bufs.push(data)
})
req.on('end',() => {
  let reqData = {}
  try { 
    reqData = JSON.parse(Buffer.concat(bufs).toString())
    } catch (err){
// receive invalid json data
}
res.setHeader('Content-Type', 'application/json')
res.end(JSON.stringify({
  echo: reqData.msg || 'Hello",
  ))
 })
})

client

const http = require('http')

const body = JSON.stringify({ msg: 'hello from my client' })

const req = http.request('http://127.0.0.1:3000', {
    method: 'POST',
    headers: {
        'Content-Type': 'application/json',
        'Content-Length': body.length,
    }
}, (res) => {
    const bufs = []
    res.on('data', data => {
        bufs.push(data)
    })
    res.on('end', () => {
        const receive = JSON.parse(Buffer.contact(bufs).toString())
        console.log('receive:', receive)
    })
})

req.end(body)

通过promise+async await重写例子
将callback转换成promise

function wait(t) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            resolve()
        }, t)
    })
}

wait(1000).then(() => { console.log('get called') })

静态文件服务

stream api好处：占用尽可能少的内存空间，内存使用率更高
缓存+加速，分布式储存，容灾，外部服务

static_file_server
const http = require('http')
const fs = require('fs')
const path = require('path')
const url = require('url')


const port = 3000

const server = http.createServer((req, res) => {
    const info = url.parse(req.url)
    const file = fs.createReadStream(path.resolve(__dirname, '.' + info.pathname))
    file.pipe(res)
})

server.listen(port, () => {
    console.log('server listens on: ${port}')
})

React SSR

server side rendering

相比HTML模版引擎：避免重复编写代码
相比Single Page Application：首屏渲染更快，SEO友好
缺点：通常qps较低，前端代码编写时需要考虑服务端渲染情况

SSR难点：

1.需要处理打包代码

2.需要思考前端代码在服务端运行时的逻辑

3.移除对服务器无意义的副作用，或重置环境

Debug

V8 Inspector：开箱即用、特性丰富强大、与前端开发一致、跨平台

node --inspect
open http://localhost:9229/json

场景：

查看console.log内容
breakpoint
高CPU、死循环：cpuprofile
高内存占用：httpsnapshot
性能分析

部署

守护进程：当进程退出时，重新拉起
多进程：cluster便捷地利用多进程
记录进程状态，用于诊断

容器环境：通常有健康检查的手段，只需考虑多核CPU利用率即可

延伸话题

Node.js贡献代码

快速了解Node.js代码

contributing-to-node-core.pdf

好处

从使用者的角色逐步理解底层细节，可以解决更复杂的问题
自我证明，有助于职业发展
解决社区问题，促进社区发展

诊断/追踪

一个低频，重要，也相当有挑战的方向，是企业衡量自己能否依赖一门语言的重要参考
技术咨询行业中的热门角色

难点：需要了解Node.js底层，需要了解操作系统以及各种工作，更需要经验

WASM，NAPI

Node.js是执行WASM代码的天然容器，WebAssembly/wasm WebAssembly 或者 wasm 是一个可移植、体积小、加载快并且兼容 Web 的全新格式。

NAPI是执行C接口的代码（C/C++/RUS...）,同时还能保留原生代码的性能

三、引用参考：

‍‌Node.js 与前端开发实战.pptx

学习Node.js | 青训营笔记